matlab+EMCCD鬼成像仿真计算(2)
鬼成像是一种不同于常规成像方式的成像方法，常规成像方式是对信号强度的直接记录，而鬼成像是利用光场的量子涨落信息，通过提取关联强度信息来完成对物体的非局域成像。之所以称为鬼成像是因为这种成像方法在获得物体图像信息的过程中，目标物体的检测与图像的重建过程是完全分离的，即在经过物体衍射的信号光路上只记录了目标的强度信息，而未记录其空间分布信息；相反，在未经过物体的参考光路上记录了不包含目标的光场信息。通过对信号光路和参考光路的关联交叉运算就可以重建目标图像。这种成像方式不用于常规思文习惯，因此被称为鬼成像。鬼成像又被称为量子成像或关联成像。
1.2 本课题的研究意义
在经典成像方法中，存在几个难以解决的自身缺陷：1、成像分辨率受制于系统衍射极限2、无面探测器无法记录图像信息3、相干成像必须要用相干光源4、成像系统抗干扰能力差。以上几点是经典成像的内在缺点，难以克服。而量子成像可以从原理上突破瑞利衍射分辨极限，达到超分辨的目的。并且，量子成像无须用面探测器面对物体进行成像，而只需一个点探测器，即所有的单像素成像。所以量子成像可以作为经典成像手段的补充，在不适合或者不能采用体积较大的面探测器的时候用量子成像达到目的。这在医疗、军事等方面有着重要的应用前景。所以研究鬼成像系统有重要意义。
1.3 本课题的研究背景及现状
1.4 本文结构安排
本文结构如下：第一章介绍鬼成像发展过程及本文概况；第二章介绍鬼成像原理及两种鬼成像模型——经典双臂鬼成像系统、单臂计算鬼成像系统，提出有效像素概念，并建立含噪声的鬼成像模型；第三章分析EMCCD主要噪声模型，确定EMCCD工作模式，并分析EMCCD工作温度，有效像素，背景光照对鬼成像质量的影响；第四章总结全文。
2 鬼成像系统噪声特性研究
2.1 鬼成像原理
在经典的基于赝热光源的鬼成像系统中，从光源发出的光被分束镜分成两束：一路为信号光束，另一路为参考光束。信号光通过物体并由桶探测器接受，参考光不通过物体并被CCD接受。通常也可将CCD阵列分为两部分，分别记录信号光和参考光，成像系统如图2.1所示。
对于透射式目标，设物体透光区域为Object Region，不透光区域为Background Region，参考光为 ，桶探测器的探测值为 。鬼成像通过二阶相关描述信号光和参考光的关联程度(如公式2-1所示)，并用归一化的二阶相关函数(如公式2-6所示)描述成像结果。其中表示多次测量后的算术平均。
（2-1）
分束器前的热光场分布可表示为 。在旁轴近似下，根据惠更斯-菲涅尔衍射积分，获得物臂探测器 处光场为
（2-2）
其中 对应物臂的脉冲响应函数
（2-3）
这里 表示物体透射函数， 分别对应热光场出射面、物平面和物臂探测面的横向坐标。参考臂的光场分布由下式给出
从统计光场的角度出发，鬼成像图像某一点的图像值由（2-6）给出，其中 为透射式目标在 处的透过率，而 指参考光在 处光场涨落的方差经典鬼成像系统（只含有一个CCD）。CCD阵列被分为两部分，信号光和参考光可以通过这两部分分别记录。
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