提高关联成像可见度的方法研究

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关联成像,俗称鬼成像,是一种新颖的成像技术,该技术分离了照明装置与成像装置,因而又可以称其为分布式成像。最初,关联成像是利用量子光源实现的,后来又被发现可以利用经典光源实现。关联成像中的经典光源,包括热光源、赝热光源。相对于量子光源,赝热光源具有巨大的制备和调控优势。因而人们普遍利用赝热光源对关联成像进行研究。但是,赝热光源存在一个无法回避的劣势,它会导致关联成像存在一个非常大的噪音背景,使得理论上关联成像可见度的上限为33%。为了促进关联成像技术的生产应用,人们通过设计成像算法、设置成像光路和寻找替代光源等办法来提高关联成像的可见度。在这样的研究背景下,本文一方面总结提高关联成像可见度的方法,分析其优缺点和适用范围;另一方面提出一个新方法提高成像可见度,即K散斑关联成像。  本文第一节介绍了相关研究背景,明确关联成像在采用赝热光源方面遇到的可见度低的难题,从而确定本文的目标:根据光强起伏与可见度的关系,提出利用K散斑作为光源提高关联成像的可见度。在第二节,首先介绍关联成像的实验装置、基本概念和传统成像办法,然后详细陈述赝热光源的统计、相干性质,并总结关联成像可见度的几种定义,最后探讨光源的相干性、强度起伏和极化度等性质对关联成像可见度的影响,导出具体的分析表达式。在第三节,总结了几种提高关联成像可见度的方法,包括压缩鬼成像、正负成像、差分鬼成像、时间-空间领域平均算法、和高阶鬼成像,分析其优缺点和适用范围,并利用这些方法处理了实验数据,给出相应的成像结果。在第四节,介绍了K散斑的研究历史和形成机制,并将其与高斯散斑进行比较,指出具有光强起伏高和强度关联强的优点的K散斑能够提高关联成像可见度。在第五节,设计了实验装置,分别利用K散斑和高斯散斑进行关联成像实验,分析对比实验结果,得出K散斑比高斯散斑在关联成像方面更具有优势的结论。
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