彩色鬼成像及其相關(guān)問題的研究.pdf

1、鬼成像作為一種新穎的光學(xué)成像技術(shù)在過去的二十年中受到越來越廣泛的關(guān)注。不同于經(jīng)典光學(xué)成像，鬼成像需要兩束光才能成像，其中的一束光被稱為物光，這一束光與物體相互作用后被一個(gè)沒有空間分辨本領(lǐng)的桶探測(cè)器接收；另一束光被稱為參考光，這一束光則不與物體發(fā)生任何作用而直接被一個(gè)具有空間分辨本領(lǐng)的CCD相機(jī)接收，互關(guān)聯(lián)兩個(gè)探測(cè)器輸出的光電流就可以輸出物體的圖像。單獨(dú)對(duì)任何一條光路的測(cè)量都不能得到物體的圖像。以前人們對(duì)鬼成像的研究都是圍繞著單波長光源展

2、開的，所得到的圖像也都是單色的。單色圖像不利于觀察，成像質(zhì)量較差，所以把鬼成像由單色化推廣至彩色化具有重要的實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文的主要工作是把單模單色鬼成像推廣至多模彩色鬼成像，并研究了鬼成像的一些其他問題，具體如下：
　　1、研究了鬼成像顏色的形成原理與多模鬼成像。從理論上分析了鬼成像顏色的形成原理,分析指出計(jì)算鬼成像和簡并贗熱光源鬼成像的圖像顏色與照射物體的光的顏色相同，量子光源鬼成像和非簡并贗熱光源鬼成像的圖

3、像顏色是兩束光的顏色的疊加色，并且根據(jù)顏色疊加原理構(gòu)建了計(jì)算鬼成像顏色的方法。從理論上分析了多波長贗熱光源鬼成像。基于旋轉(zhuǎn)的毛玻璃的N模贗熱光鬼成像可以產(chǎn)生N個(gè)單色圖像，因?yàn)樾D(zhuǎn)的毛玻璃只能實(shí)現(xiàn)簡并贗熱光關(guān)聯(lián)，這些單色圖像非相干疊加后產(chǎn)生一個(gè)彩色圖像。空間光調(diào)制器可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)簡并贗熱光關(guān)聯(lián)和非簡并贗熱光關(guān)聯(lián)，因此，N模贗熱光鬼成像可以產(chǎn)生N2個(gè)單色圖像，其中有N個(gè)圖像源于簡并贗熱光關(guān)聯(lián)，N2-N個(gè)圖像源于非簡并贗熱光關(guān)聯(lián)。此外，發(fā)現(xiàn)多模

4、鬼成像能夠大幅度地提高鬼成像的信噪比，為此引入了信道概念成功地解釋了這一現(xiàn)象。
　　2、討論了三種假彩色鬼成像方案。第一種是贗熱光實(shí)時(shí)假彩色鬼成像方案。分別討論了等空間頻率和等密度假彩色編碼鬼成像兩種情況，分析指出實(shí)時(shí)假彩色鬼成像能夠很好地實(shí)現(xiàn)黑白物體的假彩色成像。實(shí)時(shí)假彩色鬼成像具有實(shí)時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，但是獲得的假彩色鬼圖像的信噪比較低，因?yàn)榭臻g濾波限制了光波模式的數(shù)量。為了解決這一問題提出了相位調(diào)制假彩色鬼成像方案。與實(shí)時(shí)假彩色鬼成像

5、相比，相位調(diào)制假彩色鬼成像不需要使用空間濾波，所以能夠增加光波模式的數(shù)量，這樣通過多信道對(duì)噪聲的抑制作用就可以提高假彩色鬼成像的信噪比。研究發(fā)現(xiàn)以上兩種假彩色鬼成像各有優(yōu)缺點(diǎn)，為此基于贗熱光的非簡并關(guān)聯(lián)提出了一種新的假彩色成像方案——假彩色鬼編碼成像。假彩色鬼編碼成像能夠在不增加光波模式數(shù)量的情況下大幅度地增加信道的數(shù)量，從而進(jìn)一步地提高假彩色圖像的信噪比。
　　3、討論了鬼成像的一些其他問題，主要有：第一，基于非簡并贗熱光鬼成像

6、提出了一種全新的夜視成像技術(shù)——非可見光直接可視化鬼成像，其中物光使用紅外光而參考光則使用可見光。理論分析指出該方案具有以下三個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：首先使用強(qiáng)度關(guān)聯(lián)取代了熱成像中把紅外信號(hào)轉(zhuǎn)化為可視信號(hào)的器件，從而簡化了成像系統(tǒng)；其次是該方案能夠得到彩色化的成像，這一點(diǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的熱成像技術(shù)；再次，非可見光可視化鬼成像具有較強(qiáng)的抗干擾能力。第二，基于慢光效應(yīng)和散射效應(yīng)提出了一種寬距離鬼成像方案。研究表明寬距離鬼成像能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同距離上的物體成像。更