基于迭代重构算法改进晶体衍射分光X射线鬼成像的图像质量研究

X射线鬼成像是一种低剂量、非定域成像方法,对医疗诊断和生物成像具有重要意义.在基于晶体劳厄衍射分光的X射线鬼成像中,晶体振动会造成衍射光路上散斑的模糊,进而导致利用关联方法重构图像衬度和空间分辨的降低.本文系统分析了衍射光路上散斑图像的模糊程度对归一化二阶关联函数g(2)的最大值和半高全。宽的影响.模糊程度的增强会导致g(2)最大值的减小和半高全宽的展宽,在理论上证明了模糊程度会引起重构图像的衬度和分辨能力的降低.为解决上述问题,本文在衍射光路和直通光路的直接关联方法(CLH)的基础上提出C_LHE方法(CLH enhanced method).模拟实验表明C_LHE算法能同时改善图像衬度和提高重构分辨率,并且模糊程度增强时,G_LHE算法重构图像的峰值信噪比与先对直通光路的散斑图像进行高斯滤波处理再进行双光路关联计算方法(GLL)的差距扩大,同时保证其对噪声的鲁棒性.本文为晶体衍射分光的X射线鬼成像的实际应用提供可行的思路.     

基于Code V和Tracepro的成像光学系统一阶鬼像分析方法

在光学设计时应尽量避免鬼像的产生,所以快速、准确地进行鬼像分析就显得尤为重要。提出利用Code V和Tracepro软件对光学系统中的鬼像进行仿真分析,用Code V确定会产生严重鬼像的光学工作面;将光学系统在Tracepro中建模,在物面取不同的位置设为点光源,分别对每个点光源进行分析。分析时可利用表面属性设置限制产生鬼像的工作面,并利用阈值设置限制鬼像的阶数,最终获取一阶鬼像相对位置,以及其和正常像之间的能量大小、分布关系。     

基于稀疏阵赝热光系统的强度关联成像研究

强度关联成像在近几年取得很大的突破,其应用价值越来越明显。以随机涨落的热光作为光源是强度关联成像的前提。目前常使用激光穿过旋转的毛玻璃产生赝热光。鉴于使用毛玻璃产生赝热光的局限性,提出了使用稀疏阵独立子光源产生赝热光,并在这种光源结构下讨论了基于线性关联算法的强度关联成像和基于稀疏约束非线性算法的强度关联成像的异同。     

群速度色散对于纠缠光场二阶关联函数影响的研究

HBT干涉是量子测量中的一种重要手段, 其通过计算光场的二阶关联函数而得到测量结果. 在长距离测距中, 光场的二阶关联函数会受到光纤中群速度色散的影响而发生展宽和平移, 从而在一定程度上影响测量精度. 本文主要针对二阶关联函数半高宽受群速度色散的影响, 给出了半高宽与测量距离与群速度色散系数的关系.     

基于阈值分割的并行压缩鬼成像方法

为了提高鬼成像的速度,提出了基于阈值分割的并行压缩差分鬼成像方法。首先通过设置合理的阈值筛选出涨落较为明显的数据进行采样;然后再通过并行分块降低图像维度,提高整体运算速度;最后通过压缩感知重构算法重构图像。通过对图"BUAA"的半物理仿真以及透射物体"光"的实验结果表明,与普通的二阶赝热光关联成像相比,该方法能以更少的采样次数和运行时间重构图像,可提升成像信噪比。     

计算鬼成像的前沿进展：从特殊成像、光学加密到计算鬼视觉

计算鬼成像CGI是利用没有空间分辨率能力的单像素光电探测器来实现目标物图像重建的间接成像方式,在X-ray、太赫兹等非可见光波段的图像传感器阵列往往造价高甚至不存在,CGI大大降低了探测端的硬件负担,且在非常规波段下的成像应用中具有明显优势.同时CGI在穿过湍流和散射介质成像、降低辐射剂量协议下成像、光学加密通信以及无图像识别等方面具有常规成像技术所不具备的优势.本文介绍了CGI的原理、近年来的前沿进展及应用前景.     

基于数字微镜器件的压缩感知关联成像研究

将数字微镜器件(DMD)应用于压缩感知(CS)关联成像,在该成像方案中,只需用无空间分辨能力的桶探测器,并结合相应的算法就能得到物体的像;将此成像方案应用于多光谱成像,仅需用线列探测器就能得到物体多光谱像,简化了多光谱成像探测的光电记录过程.通过对关联成像和CS理论的介绍阐明了成像原理.在实验平台上搭建演示装置,分别用...     

日光强度涨落自关联消湍流成像

从关联成像理论出发,提出了日光场在实际大气湍流环境中强度点对点自关联成像理论,并进行了实验验证,分析了太阳光强度二阶自关联成像和强度点对点二阶自关联成像的区别.研究结果表明,太阳光场的点对点四阶自关联,即强度的二阶点对点自关联,可实现消大气湍流成像.为验证理论有效性,利用外场实验进行了验证,获得优于17 km距离的消湍流成像结果.理论和实验均表明,太阳光强度涨落的点对点自关联可实现消大气湍流成像.相比于相机直接成像,本文成像方法消除了大气湍流影响,同时该方案极大提升了关联成像技术的实用性,可直接用于远距离消大气湍流的高质量成像,增加图像识别率.理论表明,任何成像过程中波前受相位扰动影响的波段,如红外、紫外等,均可利用本文方法消除影响,成果具有较大实用价值.     

High-order ghost imaging with N-colour thermal light

High-order ghost imaging with thermal light consisting of N different frequencies is investigated. The high-order intensity correlation and intrinsic correlation functions are derived for such N-colour light. It is found that they are similar in form to those for the monochromatic case, thus most of the conclusions we obtained previously for monochromatic Nth-order ghost imaging are still applicable. However, we find that the visibility of the N-colour ghost image depends strongly on the wavelength used to illuminate the object, and increases as this wavelength increases when the test arm is fixed. On the contrary, changes of wavelength in the reference arms do not lead to any change of the visibility.     

Third-order ghost interference with thermal light

A scheme for third-order ghost interference with thermal light is proposed. The visibility and resolution of the interference fringe related to the bandwidth of the spatial frequency spectrum of the source are analysed. The results show that the visibility of the third-order ghost interference fringe is much higher than that of the second-order one.     

X射线光场成像技术研究

X射线三维成像技术是目前国内外X射线成像研究领域的一个研究热点.但针对一些特殊成像目标,传统X射线计算层析(CT)成像模式易出现投影信息缺失等问题,影响CT重建的图像质量,使得CT成像的应用受到一定的限制.本文主要研究了基于光场成像理论的X射线三维立体成像技术.首先从同步辐射光源模型出发,对X射线光场成像进行建模;然后,基于光场成像数字重聚焦理论,对成像目标场在深度方向上进行切片重建.结果表明:该方法可以实现对成像目标任一视角下任一深度的内部切片重建,但是由于光学聚焦过程中的离焦现象,会引入较为严重的背景噪声.当对其原始数据进行滤波后,再进行X射线光场重聚焦,可以有效消除重建伪影,提高图像的重建质量.本研究既有算法理论意义,又可应用于工业、医疗等较复杂目标的快速检测,具有较大的应用价值.     

Handwritten digit recognition based on ghost imaging with deep learning

We present a ghost handwritten digit recognition method for the unknown handwritten digits based on ghost imaging(GI) with deep neural network, where a few detection signals from the bucket detector, generated by the cosine transform speckle, are used as the characteristic information and the input of the designed deep neural network(DNN), and the output of the DNN is the classification. The results show that the proposed scheme has a higher recognition accuracy(as high as98% for the simulations, and 91% for the experiments) with a smaller sampling ratio(say 12.76%). With the increase of the sampling ratio, the recognition accuracy is enhanced. Compared with the traditional recognition scheme using the same DNN structure, the proposed scheme has slightly better performance with a lower complexity and non-locality property.The proposed scheme provides a promising way for remote sensing.     

强度涨落在热光鬼成像中的作用

热光鬼成像的图像质量在实际应用中具有重要作用. 通过理论分析和数值模拟, 发现光场的强度涨落程度会影响热光鬼成像的对比度, 基于此, 提出可以通过调节热光场的平均强度和强度波动的方差来提高成像对比度, 并且研究了这一方法对成像信噪比的影响. 将这种方法与另一种提高成像对比度的方法——高阶鬼成像进行了对比, 所得结果将有助于提高对热光鬼成像的理解. 关键词： 鬼成像 强度涨落 对比度 信噪比     

基于高温超导量子干涉仪的超低场核磁共振成像研究

对基于高温超导量子干涉仪的低场核磁共振成像进行了较为系统的探索.首先对低场核磁共振系统进行了改进和完善,使得装置能够用于成像实验.在此基础上进行了一维、二维成像实验并取得了成功.二维成像分别采用了直接背投影成像法和傅里叶变换重建法.采用直接背投影方法成功获得了不同水样品分布的图形并与实物符合较好,同时还尝试对生物样品如青椒和芹菜的切片进行了成像,也得到了符合原物的二维投影像.尝试用傅里叶变换法对水样品进行成像,得到的图形能够显示样品轮廓,但信噪比偏低.对两种二维成像方法进行了比较和讨论.     

激光光强扰动对相干场成像降质影响理论研究

激光相干场成像系统发射多束激光,经大气传输对远程目标成像,大气湍流引起的激光束光强扰动是影响成像质量的一个关键因素.本文从湍流引起的激光束光强扰动对回波解调信号的影响关系入手,建立了激光回波光强扰动因子对相位闭合系数和成像频谱分量的降质传函理论模型;基于三光束激光相干场成像系统仿真验证了理论模型的有效性.研究表明激光相干场成像频谱分量和成像像质主要受三光束相位闭合求解算法中第二光束光强扰动影响.该研究揭示了激光回波光强扰动对成像像质的影响机理,对于分析大气湍流等引起的光强扰动降质效应和合理分配多光束光强稳定性以提高成像质量具有理论指导意义.     

Near field imaging in microwave regime using double layer split-ring resonator based metamaterial

A planar metamaterial structure consisting of two layers of split-ring resonator (SRR) arrays is demonstrated to form the image of a point source with subwavelength resolution. The source frequency is swept through the resonance gap of the metamaterial layers and the lateral field intensity distribution is recorded on the transmission side of the metamaterial. When the source is tuned to the resonance frequency of SRRs, the metamaterial acts as a high permeability medium and a distinct image with subwavelength resolution in the lateral direction is obtained. Increasing the distance between the individual SRR layers reduces the interlayer coupling, and the intensity and spatial resolution of the image decrease rapidly.     

基于自适应阈值方法实现迭代降噪鬼成像

为了有效降低传统鬼成像中相关噪声对成像质量的影响,本文提出一种基于最佳阈值的迭代降噪鬼成像.首先在迭代降噪鬼成像的基础上,采用自适应阈值迭代法,在不需要目标先验信息的前提下,找到一个逼近传统鬼成像中相关噪声的阈值,根据得到的阈值构造噪声干扰项.为了每次迭代初值更接近原始目标的透射系数,对其进行二值化,降低重构图像背景噪声对迭代性能的影响.仿真以及实验结果表明,本文提出的方法与传统方法相比,视觉效果以及峰值信噪比值有明显提高.