【摘 要】
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光波在透过散射介质的过程中会发生散射作用,从而破坏光波携带的目标信息,在此情况下传统的成像方式已无法对目标进行成像。尤其在实际生活中,如云雾、烟尘等散射介质往往存在宏观或微观的运动,这些运动会使得成像质量退化更加严重,导致动态散射介质后的目标信息解译困难。本文利用光场的一阶关联与二阶关联特性来解决隐藏在动态散射介质后目标信息解译困难的问题,并利用压缩感知技术解决基于二阶关联的散射成像技术采样时间长
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光波在透过散射介质的过程中会发生散射作用,从而破坏光波携带的目标信息,在此情况下传统的成像方式已无法对目标进行成像。尤其在实际生活中,如云雾、烟尘等散射介质往往存在宏观或微观的运动,这些运动会使得成像质量退化更加严重,导致动态散射介质后的目标信息解译困难。本文利用光场的一阶关联与二阶关联特性来解决隐藏在动态散射介质后目标信息解译困难的问题,并利用压缩感知技术解决基于二阶关联的散射成像技术采样时间长的问题。首先利用一阶关联结合浴帘效应实现透过动态散射介质单帧成像。其次利用二阶关联抗干扰性更强的特点实现透过动态散射介质成像。最后利用压缩感知技术解决二阶联成像中数据采集时间过长的问题。本文的方法有望拓宽散射成像技术的应用领域,进一步推动透过动态散射介质成像技术在现实生活中的应用进程。本文具体内容如下:(1)利用光场的一阶关联特性实现透过动态散射介质成像。首先介绍了激光散斑照明特性以及散射介质对物体与参考点光源的调制作用。接着对基于一阶关联透过动态散射介质多目标成像的表达式进行了推导并对浴帘效应进行了简要的介绍。然后对该方法进行了数值仿真并探究光源的大小与位置对成像结果的影响,发现参考点光源越大成像质量越差、重建目标的位置与参考点光源的位置一致。最后在实验中实现透过浑浊度大于400NTU的液体散射介质对超光学记忆效应范围的多目标单帧成像。(2)利用光场的二阶关联特性实现透过动态散射介质成像。首先介绍了赝热光源的产生以及统计分布规律,并对二阶关联成像核心部分的基本原理进行了详细介绍。然后对基于二阶关联的透过动态散射介质成像技术进行了仿真与实验,在不利用浴帘效应的前提下实现透过动态散射介质成像。最后探究了不同光学厚度的动态散射介质对成像结果的影响,得到该技术的成像边界条件:当光学厚度大于4.568时无法成像。(3)利用压缩感知技术解决二阶关联的透过动态散射介质成像采样数据量大的问题。首先详细介绍了压缩感知技术的基本原理及三个关键性问题。然后对基于压缩感知的二阶关联散射成像技术进行了仿真与实验,在较短的时间与少量数据条件下恢复出动态散射介质后的目标信息。
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