MATLAB基于系统成像特征的关联光场重建方法(2)
参考文献 28
1 绪论
1.1 引言
众所周知，光学成像和干涉是普遍的物理现象，体现波的本质。从上个世纪80年代至今，研究者们对双光子纠缠进行了各种实验研究，发现一些不同以往的光学现象，比如“鬼”成像、“鬼”干涉等。上述的种种现象，打破了以往人们对于光学现象的看法，为光信息技术的发展开拓了新的道路。其中，“鬼”成像，我们又可称其为关联成像或者双光子成像，它是目前量子光学领域热门的前沿研究之一。
1.2 本课题研究意义
在实际应用过程中，由于实验环境存在较多畸变（多为几何畸变），模糊和成像噪声，使得探测到的光场存在一定的扭曲。从关联成像的角度来看，探测器接收到的信号的扭曲会直接影响到双光场的关联性，例如，重建图像随着参考光场的扭曲而扭曲甚至无法重建图像，因而本文以仿真作为研究手段，研究了畸变对于关联成像系统的影响，并给予相应的校正，侧重点是几何畸变，例如旋转、水平剪切等的校正。而后，我们对成像系统中的噪声进行探讨研究，并对其进行去噪处理。
1.3 本课题研究背景及现状
1.4 本文内容安排和研究内容
本文对关联成像得到的图像，旨在减少图像的畸变和噪声，运用MATLAB的图像处理功能，针对图像几何畸变进行校正，对噪声进行去除，从而提高图像质量。
本文由以下几个部分组成：
第一部分首先介绍了课题的研究意义、研究背景以及内容的安排。而后，第二部分从统计学的角度，解释了关联成像系统的成像原理。第三部分则是介绍有关数字图像处理的内容，主要研究几何畸变和噪声对成像的影响，设计校正方法，并通过对实际图像的处理和展示，表现改善处理的效果。最后，得出本文结论。
2 关联成像工作原理及特点
2.1 引言
随着人们对量子力学的深入探讨，作为核心问题的量子纠缠，成为物理学焦点之一。量子纠缠是多子系统中存在的一种独特现象。具体来说，就是一个子系统的测量结果不能和测量其他子系统分开看待，即不能独立。量子系统的纠缠态不能表示成为各个子系统的直积，具有非局域关联特性，无论空间上分离多远，彼此都有量子关联。人们利用光与非线性晶体二阶极化率相互作用自发参数下转换过程制备了双光子纠缠态，是获得量子纠缠光源的常用方法之一。近十几年来，理论和实验研究表明自发参数下转换产生的纠缠双光子存在奇特的效应——关联成像。
关联成像又称鬼成像。追述到很久之前，作为爱因斯坦-波多尔斯基-罗森( EPR) 佯谬争端的一个结论，纠缠光子对的空间非定域特性得到了广泛的认同。这种奇特的性质引发了与量子信息相关的研究。1993 年，巴西的科学家经过实验发现，采用纠缠热光源，通过符合计数，能使原本由于退相干而消失的杨氏干涉条纹，重新呈现在包含杨氏双缝的光路上；而稍早，俄国科学家采用同样的手段，使得物体的边缘衍射条纹，呈现在并不包含物体的光路上。此后，有关非局域量子成像的研究迅速开展起来。
最初，关联成像曾被认为是量子纠缠所特有的属性，量子纠缠是实现关联成像的必要条件。之后，这个看法不仅仅在实验上，同样在理论上均受到了人们的质疑和挑战。深入的研究证实经典热光场能够实现量子纠缠的部分特性。从而就有了我们现在所探讨的热光源实现成像。