鬼成像作为一种新颖的光学成像技术在过去的二十年中受到越来越广泛的关注。不同于经典光学成像,鬼成像需要两束光才能成像,其中的一束光被称为物光,这一束光与物体相互作用后被一个没有空间分辨本领的桶探测器接收;另一束光被称为参考光,这一束光则不与物体发生任何作用而直接被一个具有空间分辨本领的CCD相机接收,互关联两个探测器输出的光电流就可以输出物体的图像。单独对任何一条光路的测量都不能得到物体的图像。以前人们对鬼成像的研究都是围绕着单波长光源展开的,所得到的图像也都是单色的。单色图像不利于观察,成像质量较差,所以把鬼成像由单色化推广至彩色化具有重要的实际意义和应用价值。本文的主要工作是把单模单色鬼成像推广至多模彩色鬼成像,并研究了鬼成像的一些其他问题,具体如下:1、研究了鬼成像颜色的形成原理与多模鬼成像。从理论上分析了鬼成像颜色的形成原理,分析指出计算鬼成像和简并赝热光源鬼成像的图像颜色与照射物体的光的颜色相同,量子光源鬼成像和非简并赝热光源鬼成像的图像颜色是两束光的颜色的叠加色,并且根据颜色叠加原理构建了计算鬼成像颜色的方法。从理论上分析了多波长赝热光源鬼成像。基于旋转的毛玻璃的N模赝热光鬼成像可以产生N个单色图像,因为旋转的毛玻璃只能实现简并赝热光关联,这些单色图像非相干叠加后产生一个彩色图像。空间光调制器可以同时实现简并赝热光关联和非简并赝热光关联,因此,N模赝热光鬼成像可以产生2N个单色图像,其中有N个图像源于简并赝热光关联,2N?N个图像源于非简并赝热光关联。此外,发现多模鬼成像能够大幅度地提高鬼成像的信噪比,为此引入了信道概念成功地解释了这一现象。2、讨论了三种假彩色鬼成像方案。第一种是赝热光实时假彩色鬼成像方案。分别讨论了等空间频率和等密度假彩色编码鬼成像两种情况,分析指出实时假彩色鬼成像能够很好地实现黑白物体的假彩色成像。实时假彩色鬼成像具有实时等优点,但是获得的假彩色鬼图像的信噪比较低,因为空间滤波限制了光波模式的数量。为了解决这一问题提出了相位调制假彩色鬼成像方案。与实时假彩色鬼成像相比,相位调制假彩色鬼成像不需要使用空间滤波,所以能够增加光波模式的数量,这样通过多信道对噪声的抑制作用就可以提高假彩色鬼成像的信噪比。研究发现以上两种假彩色鬼成像各有优缺点,为此基于赝热光的非简并关联提出了一种新的假彩色成像方案——假彩色鬼编码成像。假彩色鬼编码成像能够在不增加光波模式数量的情况下大幅度地增加信道的数量,从而进一步地提高假彩色图像的信噪比。3、讨论了鬼成像的一些其他问题,主要有:第一,基于非简并赝热光鬼成像提出了一种全新的夜视成像技术——非可见光直接可视化鬼成像,其中物光使用红外光而参考光则使用可见光。理论分析指出该方案具有以下三个主要优点:首先使用强度关联取代了热成像中把红外信号转化为可视信号的器件,从而简化了成像系统;其次是该方案能够得到彩色化的成像,这一点优于传统的热成像技术;再次,非可见光可视化鬼成像具有较强的抗干扰能力。第二,基于慢光效应和散射效应提出了一种宽距离鬼成像方案。研究表明宽距离鬼成像能够实现对不同距离上的物体成像。更重要的是,可以通过图像的颜色来判断物体的位置或距离,这样就把成像过程和测距过程整合为一个过程。第三,讨论了光强对反射鬼成像的影响。光强对反射鬼成像的图像对比度没有任何影响。通过改变分束器的分束比可以改变反射鬼成像的亮度。此外,研究发现反射鬼成像的信噪比受光源光强的影响,随着光源光强的增加,反射鬼成像的信噪比也增加,但是当光强达到一定程度时,反射鬼成像的信噪比将达到最大值。同时分束器的分束比也影响鬼成像的信噪比。