赝热光场的统计特性及其关联成像理论

赝热光源是关联成像的常用光源,相较量子态的纠 缠双光子光源来说,更容易获得并用于进行关联实验。赝热光和纠缠双光子有一定的相似之 处,尤其是在光场的统计特性上,这一点和关联计算密切相关。当量子场为相干态或其经典 随机混合时,量子光场和经典光场在统计特性上完全相同,从而可以采用零均值高斯态对赝 热光场的非相敏传播过程进行完整描述。基于这一模型,可以建立赝热光场的半径典探测理 论,推导参考光路和信号光路光电流的关联计算公式,进而对鬼像的分辨率和对比度以及关 联成像系统的视场进行分析。     

赝热光场的统计特性及其关联成像理论

赝热光源是关联成像的常用光源,相较量子态的纠缠双光子光源,它更容易获得并用于关联实验.赝热光和纠缠双光子有一定的相似之处,尤其是在光场的统计特性上,这一点和关联计算密切相关.当量子场为相干态或其经典随机混合时,量子光场和经典光场在统计特性上完全相同,可采用零均值高斯态对赝热光场的非相敏传播过程进行完整描述.基于这一模型,建立了赝热光场的半经典探测理论,推导了参考光路和信号光路光电流的关联计算公式,对鬼成像的分辨率和对比度以及关联成像系统的视场进行了分析.     

关联成像的点扩散函数分析法

点扩散函数（PSF）是传统成像光学中一种典型的分析方法。针对关联成像这一全新的成像理论,借鉴点扩散函数分析方法,采用半经典理论对其成像过程进行了重新推导,给出了鬼像和物体透射函数之间的点扩散函数。以此为基础,推导了成像光路中存在湍流时,与之对应的PSF以及鬼像的表达式。最后对成像过程进行了数值仿真分析。结果表明,PSF可以有效地描述关联成像的过程,并且可以定量分析成像距离、光源大小和湍流强度对鬼像的影响程度。     

低信噪比下的LMS自适应无偏时延估计

 比较性研究了最小均方(LMS)时延估计器中有偏与无偏估计算法的时延估计性能,并基于Treichler的γ-LMS 算法提出了一种改进的无偏估计方法.利用自适应滤波器中最佳逼近原理的几何解释来估计输入噪声的功率,迭代过程中逐步去除输入噪声的影响,使得最优维纳解的真实峰值得到增强,在低信噪比或复杂噪声环境下显著改善了自适应时延估计性能.该方法无需假设输入与输出噪声功率相等或功率比已知、有用信号应为白过程等限制条件,因此具有广泛的应用价值.仿真与实际数据处理都验证了该方法的有效性.     

最小均方误差光强估计技术

开关键控直接检测光通信系统需要对信号光强进行估计，提出了利用最小均方误差估计技术，并通过仿真同最大似然估计进行了比较，可以看出最小均方误差估计器在弱湍流情况下优于最大似然估计器。     

最小均方误差光强估计技术

开关键控直接检测光通信系统需要对信号光强进行估计,提出了利用最小均方误差估计技术,并通过 仿真同最大似然估计进行了比较,可以看出最小均方误差估计器在弱湍流情况下优于最大似然估计器。     

基于液晶光阀调制的赝热光源制备技术研究

高质量赝热光源的制备是强度关联成像技术中一个非常重要的内容。采用赝热光作为光源是因为一般的热光源相干时间极短,常用的探测器无法响应,且亮度低。利用激光照射旋转的毛玻璃形成的动态散斑作为赝热光源可以解决上述问题,是目前常用的一种方法。提出一种采用液晶光阀(LC-SLM)对激光束进行控制来获得赝热光场的方法。利用该装置产生的赝热光场不仅可以极大程度地模拟真实热光场的热涨落,且光场涨落服从真实热光场所具有的高斯统计分布,更重要的是该系统没有机械转动,光场的时间和空间相干性可以完全分开对待,产生的散斑场结果可以重复,并研究了应用该方法产生的动态散斑场的各种特性。     

基于不同调制方法产生赝热光源的性能比较

在关联成像中,赝热光源的特性对成像质量至关重要。赝热光源的关联特性和关联成像的对比度、信噪比和分辨率密切相关。在其他条件相同的情况下,二阶关联峰值越高,所成关联像的对比度越高,而赝热光源的随机性越好,则成像的信噪比越高。赝热光源的产生有很多方案,近来出现的基于空间光调制器的赝热光源由于其相位可预置性而具有很好的应用前景。本文介绍了利用空间光调制器调相、调幅等不同调制方法产生赝热光源的原理,并通过模拟对比了施加不同的振幅、相位及其混合调制所引起的赝热光源的二阶关联峰值的差异性,对比发现当振幅分布为瑞利分布、相位分布为0~2π均匀分布时,赝热光关联峰值理论可以达到2,此时赝热光源的特性较为理想。     

基于最小线性均方估计的小波去噪算法

提出一种新的基于最小线性估计正交小波图像去噪算法。该算法把降噪过程直接看作是一个小波系数的加权和,而不是为小波系数假设一个统计模型。在此,基于最小线性均方估计构造去噪函数,然后最小化均方误差,得到一组估计参数,从而得到线性去噪函数,实现对非线性去噪算法的改进,其最大的好处就是不用先验知识;最后通过使用该去噪算法对一定噪声级数的标准图像进行处理,并与目前去噪效果最好的BLS-GSM方法进行了比较。结果表明了该方法的有效性。     

赝热光的相干时间对鬼成像影响的理论与实验研究

激光照射旋转毛玻璃产生的赝热光是鬼成像中最常用的光源.文章从理论和实验上研究了赝热光的相干时间对鬼成像的质量和成像效率的影响.理论上，首先指出赝热光场的相干性是由毛玻璃的转动引起的，并基于旋转毛玻璃的时空随机特性，推导了赝热光鬼成像的二阶关联函数，得到了关联重构图像的解析表示.结果表明，在满足探测器的曝光时间远小于赝热光相干时间的条件下，鬼图像的表达式中不包含转速，毛玻璃转速对关联重构图像没有影响.其次，分析了鬼成像中涉及的几个时间尺度，探讨了提高成像质量和效率的途径.经分析，探测器的曝光时间要远小于赝热光源的相干时间，采样间隔要尽可能大于相干时间，这保障了在鬼成像中能探测到有效的光场强度涨落，从而能保证成像质量，又提高成像效率.实验上，分别进行了不同毛玻璃转速和不同采样帧率下的鬼成像的对比，结果表明，毛玻璃转速对关联重构图像没有明显的影响，同一相干时间内的多次采样对鬼成像的质量没有明显提升，从而验证了理论的正确性.该研究为鬼成像质量和成像效率的提高提供了新的思路.     

Mean square convergence of adaptive envelope-constrained filtering

A new type of adaptive filtering scheme for solving an envelope-constrained filter design problem in a stochastic environment has been presented. The steady-state stochastic analysis of the adaptive scheme is established in the sense of the mean square. It is shown that if a given initial point is in a neighborhood of the origin, the adaptive scheme with a fixed step-size produces a filter that converges in the mean square sense to within an upper boundary of the noise-free optimum filter. Numerical examples involving pulse compression and channel equalization are presented to illustrate the convergence characteristics of the adaptive scheme operating in a stochastic environment     

An unbiased parametric imaging algorithm for nonuniformly sampled biomedical system parameter estimation

An unbiased algorithm of generalized linear least squares (GLLS) for parameter estimation of nonuniformly sampled biomedical systems is proposed. The basic theory and detailed derivation of the algorithm are given. This algorithm removes the initial values required and computational burden of nonlinear least regression and achieves a comparable estimation quality in terms of the estimates' bias and standard deviation. Therefore, this algorithm is particular useful in image-wide (pixel-by-pixel based) parameter estimation, e.g., to generate parametric images from tracer dynamic studies with positron emission tomography. An example is presented to demonstrate the performance of this new technique. This algorithm is also generally applicable to other continuous system parameter estimation.     

红外热像仪的作用距离估算

热像仪的作用距离是评价热成像系统性能的一个重要参数。视距是热成像系统的主要战术指标,对系统的设计具有决定性作用。利用作用距离估算模型和插值法分别对某一型号热像仪的作用距离进行估算,结果表明利用插值法估算作用距离是可行的。     

小波变换在显微热图像位移估计中的应用

针对显微热图像,提出一种基于傅里叶变换的多分辨率位移估计方法。该方法首先对显微热图像进行小波变换,再将原始图像及小波变换后的各个近似分量生成一个基于灰度的金字塔序列图像,然后基于傅里叶变换位移估计算法分别对金字塔各层序列图像进行位移估计,最后将得到的各层序列图像位移量按照分层权重进行加权平均得到最后的图像序列位移量,实验结果表明:该方法有效地提高了显微热图像微位移估计精度,降低了位移估计的平均误差和方差。     

热光非定域螺旋相衬成像（特邀）

边缘增强作为一种图像处理技术,对于研究物体边界信息有着重要的应用。根据热光鬼成像的关联机制,将鬼成像与螺旋相衬成像技术相结合,把相位物体与涡旋滤光器非定域地放在热光鬼成像系统的探测光路和参考光路中,建立了相位物体边缘增强识别系统。实验结果表明,采用具有分数阶轨道角动量拓扑荷的涡旋滤波器可以实现轨道角动量值在0~1范围内的相位物体的边缘渐变性增强效果。随着轨道角动量拓扑荷数的增加,相位物体的边缘增强效果会越明显。非定域螺旋相衬成像相较于传统的螺旋相衬成像方案,突破了被测物体和涡旋滤波器在同一光路,并且滤波器必须放置在频谱面的空间局域性限制,解除了对主动照明光源相干性的要求,增强了涡旋滤波相衬成像系统的泛化能力。     

Mean integrated square error of a recursive estimator of a distribution function

Consider X₁,X₂,…,X_n be a sequence of independent identically distributed (i.i.d.) random variables having an unknown absolutely continuous distribution function F with problability density function f. The purpose of this paper is to obtain an asymptotic mean integrated square error (MISE) of the estimator

Full-size image (<1K)

of an unknown d.f.F(x) when its p.d.f. f(x) be continuous everywhere or continuous excpt at a finite number of discontinuity points, and the asymptotically optimum value of h_j which minimizes the suggested MISE of F(x).     

半透明材料红外热像检测的光谱特性和光源选择

对半透明材料的光激励红外检测,其热激励机理与不透明材料不同,试件的吸热依赖于材料的光学特性和光源的辐射光谱。基于半透明材料的光谱特性,提出了体加热的物理机制和建模方法。为了获得材料的光谱吸收率,测试了不同厚度下玻璃纤维复合材料在一定波长范围内光的反射率和透射率。以色温模型来描述加热灯的光谱特性,用有限单元法分析了闪光灯色温对缺陷检测效果的影响,给出了可检信息参数（最大温差和最大对比度）与闪光灯色温的关系。结果表明,最大温差和最大对比度与色温呈非线性关系,它们随色温升高先减小后增大,因此低色温和高色温闪光灯对半透明复合材料检测更有利。所得结论为半透明复合材料的闪光灯激励红外检测提供了理论参考。     

鬼成像的一个收敛判据

鬼成像(或关联成像)的耗时问题是该研究通往应用领域的艰难瓶颈.以杨氏双缝的鬼衍射为例,通过引入一个收敛判据,研究了一系列影响收敛速度的因素以及收敛特征.计算机实验表明,物体的特征尺度与照明光场的横向相干长度是影响成像速度的共同关键因素.作者希望以此引起人们对关联光学实时化问题的关注.此外,给出的数值热光源的产生方法可为鬼成像的变形-主动照明式激光雷达的光源提供驱动.     

LED方形阵列光斑的发散特性研究

利用单个LED芯片的照度公式推导出LED方形阵列的照度公式、光斑半径和发散角公式,利用LED方形阵列的光斑半径和发散角公式研究了LED方形阵列光斑的半径和发散角随目标距离、随m值以及方形阵列的边长的变化关系.得出了这三种情况下光斑半径和发散角的变化规律.这些规律的获得为利用LED方形阵列来实现照明设计提供了定量的理论依据.