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关联成像是一种基于光场强度涨落关联的新颖成像技术,相比传统光学成像,具有较高的空间分辨能力、较强的抗干扰能力、灵活的系统调控能力等,它通过一个不具有空间分辨能力的探测器即可重构目标物体信息,因此又被称为“鬼”成像。在过去二十多年的时间里,关联成像技术受到了国际社会的重点关注,同时也取得了丰硕的科研成果,正向实用化方向发展。本文基于非相干光源关联成像系统,着重从非相干光源散斑场调制、散射介质对非相干光源关联成像影响、非相干光源选择及非相干光源关联成像桶探测值远距离安全传输等方面,对传统关联成像系统进行了优化设计,给出了相应实验方案,具体研究内容如下:(1)选取数字投影仪作为非相干光源,提出一种基于混合散斑的压缩计算关联成像方案。通过少次数低分辨光场测量得到目标物体先验信息,对不同分辨率尺度组成的复杂物体进行识别,识别出物体中较高和较低分辨率区域后,根据识别区域自动生成由不同大小尺寸散斑组成的混合散斑图进行探测,结合压缩感知技术进一步提高重构图像质量,理论分析与数值仿真表明该方法显著提高了重构图像的衬噪比和可见度。(2)选取数字投影仪作为非相干光源,提出一种散射介质彩色物体关联成像方案,研究了非相干光源的多波长彩色成像与全光谱白光成像随散射介质浓度的变化关系。实验结果表明,当光信号能量较低时,散射介质的存在会大幅影响多波长彩色关联成像的重构质量,而光信号能量较大的情况下则影响较小。同时表明在保证探测器灵敏度的前提下,增加光信号能量可适当提高散射介质的彩色物体重构图像质量。(3)利用液晶显示器作为非相干光源,提出一种基于结构光照明的计算关联成像方案。该方案利用液晶显示器作为散斑光场调制器,极大的简化了实验光路。推导了基于液晶显示器光源的计算关联成像理论公式,与投影仪作为非相干光源的关联成像结果进行了对比分析。在上述实验方案基础上,提出一种关联成像桶探测值远距离安全传输方案。该方案基于BB84协议,利用量子密钥对远端Alice液晶显示器计算关联成像系统探测到的桶探测值进行加密,并通过长距离光纤信道发送给本端Bob,在本端解密后与通过经典信道获得的散斑图进行关联计算,重构出待测物体图像。通过纠错算法降低了密钥错误率,获得了高质量的传输图像。