[发明专利]一种可调正交化深度的鬼成像方法

说明书

本发明公开了一种可调正交化深度的鬼成像方法。正交化鬼成像通过不断去除光场之间的投影分量，从而降低光场之间的相关性噪声，达到提高目标重建效率以及成像信噪比的目的，具有很大的应用潜力。现有的正交化鬼成像方法运算复杂度过高，且由于正交化过程中的误差累积效应，在噪声较大，信噪比较低的应用场景中性能较差。针对这些缺陷，本发明提出了一种可调正交化深度的鬼成像方法。通过设置一个新的可调参数正交深度，对正交化过程中的运算量和正交化程度进行控制，从而既能降低不同参考光场之间的相关性噪声，又能在成像质量、运算量、环境适应性等需求方面进行均衡调整，增强了正交化鬼成像的适用性。

技术领域

本发明涉及鬼成像技术领域，具体涉及一种可调正交化深度的鬼成像方法。

背景技术

鬼成像是一种非定域成像技术，其主要特点是离物成像。20世纪 80年代末期，Klyshko首次提出了利用量子纠缠效应进行成像的猜想， 1995年，美国马里兰大学的研究小组利用自发参量转换的方法产生纠缠光子对，首次在实验室内完成了鬼成像实验，奠定了实验架构基础，并首次提出参考臂，信号臂，桶探测器等概念，沿用至今。

一般的鬼成像实验中，光源经过调制后经由一个分束镜分成两束，一束直接由面阵探测器接收，另外一束打到物体上，随后被一个没有空间分辨能力的桶状探测器接收。前者称为参考臂，后者称为信号臂。从传统光学成像的角度来说，无论是参考臂还是信号臂，都不具备成像条件。但是如果对两臂信号进行足够多次的测量，则可以通过适当的重构方法得到物体的图像信息。

鬼成像对于光源特性有特殊的要求，可以通过纠缠光源，热光源，赝热光源来成像。赝热光源在1964年被首次提出，使用激光穿过运动散射体来模拟单色偏振热光。赝热光的发明使得使用激光开展鬼成像实验成为可能。2004年，赝热光首次被应用到鬼成像的实验中并取得了不错的效果，随后该架构被广泛采用。赝热光虽然易于制备和测量，但是由于在时间和空间上的相关尺度较大，鬼成像带了重构时间上的冗余以及空间上的低信噪比，2010-2014年，相继出现了差分鬼成像，归一化鬼成像以及对应鬼成像等在传统关联算法基础上的改进方案。2018年，一种基于施密特正交化的处理方法被提出并用来优化赝热光鬼成像产生的实验数据。施密特正交化本是一种有效地产生正交基向量的方式，该方法借用其相关思想，使用重构算法前，在不打破两臂测量数据关联性的前提下，对光场开展施密特正交化预处理，通过减去不同光场之间的投影分量，有效地降低了它们彼此之间的相关性噪声，达到提高重构效率和成像信噪比的目的。

但是，现有的正交化鬼成像方法中，存在严重的误差累计效应，如果某一次测量光场出现较大扰动或测量误差，就会影响到之后所有光场的数据处理，使得重构效果随着测量次数增加而迅速变差。与此同时，现有的正交化鬼成像方法运算量较大，给该方法难以投入到实际应用中。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出一种可调正交化深度的鬼成像方法。现有的正交化鬼成像方法把所有的参考光场全部正交化，随着测量次数增多，其运算复杂度、误差累积效应快速上升。本发明设置了一个正交化深度参数：在进行鬼成像正交化处理时，若测量次数较大，则此次新测量得到的光场就仅与其之前有限次测量得到参考光场进行正交化处理，这个有限的次数即正交化深度。

与现有技术方案对比，其优势在于：

1.引入正交化深度后，正交化鬼成像的运算复杂度、误差累积效应就会存在一个上限，不会随着测量次数增加而无限度上升。

2.正交化深度参数还可以根据需要调整。当鬼成像环境较好，噪声较小时，将正交化深度调大，以更有效地降低参考光场相关性噪声；当噪声较大时，则调低正交化深度，降低误差累积效应。从而鬼成像系统能获得更好地环境适应性。

附图说明

图1：展示了正交化深度可调的鬼成像方法流程图。

具体实施方式