强度涨落在热光鬼成像中的作用

刘雪峰; 姚旭日; 李明飞; 俞文凯; 陈希浩; 孙志斌; 吴令安; 翟光杰

doi:10.7498/aps.62.184205

摘要

热光鬼成像的图像质量在实际应用中具有重要作用. 通过理论分析和数值模拟, 发现光场的强度涨落程度会影响热光鬼成像的对比度, 基于此, 提出可以通过调节热光场的平均强度和强度波动的方差来提高成像对比度, 并且研究了这一方法对成像信噪比的影响. 将这种方法与另一种提高成像对比度的方法——高阶鬼成像进行了对比, 所得结果将有助于提高对热光鬼成像的理解.

关键词:

鬼成像 /
强度涨落 /
对比度 /
信噪比

The quality of the image in ghost imaging with thermal light is of great importance in practical applications. Through theoretical analysis and simulation, we find that the intensity fluctuations of the field can greatly influence the visibility of thermal ghost imaging. According to this, we suggest a new scheme to improve the visibility by appropriately scaling the intensity and variance of the incident thermal field. The influence of this method on the signal-to-noise ratio is also studied. In addition, comparison is made with the high-order correlation ghost imaging, another means adopted in recent years to increase the visibility. Our analysis should help promote our understanding of thermal ghost imaging.

Keywords:

作者及机构信息

1.
中国科学院空间科学与应用研究中心, 空间科学实验技术研究室, 北京 100190;

2.
中国科学院物理研究所, 北京凝聚态物理国家实验室, 光物理重点实验室, 北京 100190;

3.
辽宁大学物理学院, 沈阳 110036

基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2010CB922904);国家自然科学基金(批准号:60978002,61274024)和国家高技术研究发展计划(批准号:2011AA120102)资助的课题.

Authors and contacts

1.
Laboratory of Space Science Experiment Technology, Center for Space Science and Applied Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China;

2.
Laboratory of Optical Physics, Institute of Physics and Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China;

3.
College of Physics, Liaoning University, Shenyang 110036, China

Funds: Project supported by the National Basic Research Program of China (Grant No. 2010CB922904), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 60978002, 61274024), and the National High Technology Research and Development Program of China (Grant No. 2011AA120102).

参考文献

[1]	Pittman T B, Shih Y H, Strekalov D V, Sergienko A V 1995 Phys. Rev. A 52 R3429
[2]	Abouraddy A F, Saleh B E A, Sergienko A V, Teich M C 2001 Phys. Rev. Lett. 87 123602
[3]	Valencia A, Scarcelli G, D’Angelo M, Shih Y H 2005 Phys. Rev. Lett. 94 063601
[4]	Meyers R, Deacon K S, Shih Y H 2008 Phys. Rev. A 77 041801(R)
[5]	Zhang D, Zhai Y H, Wu L A, Chen X H 2005 Opt. Lett. 30 2354
[6]	Chen X H, Liu Q, Luo K H, Wu L A 2009 Opt. Lett. 34 695
[7]	Bennink R S, Bentley S J, Boyd R W 2002 Phys. Rev. Lett. 89 113601
[8]	Cheng J, Han S S 2004 Phys. Rev. Lett. 92 093903
[9]	Gatti A, Brambilla E, Bache M, Lugiato L A 2004 Phys. Rev. Lett. 93 093602
[10]	Cai Y J, Zhu S Y 2005 Phys. Rev. E 71 056607
[11]	Cao D Z, Xiong J, Wang K G 2005 Phys. Rev. A 71 013801
[12]	Basano L, Ottonello P 2007 Appl. Opt. 46 6291
[13]	Gong W L, Han S S 2010 Phys. Lett. A 374 1005
[14]	Hong P L, Liu J B, Zhang G Q 2011 Arxiv. 1108.3612v1
[15]	Cao D Z, Xiong J, Zhang S H, Lin L F, Gao L, Wang K G 2008 Appl. Phys. Lett. 92 201102
[16]	Liu J B, Shih Y H 2009 Phys. Rev. A 79 023819
[17]	Liu Q, Chen X H, Luo K H, Wu W, Wu L A 2009 Phys. Rev. A 79 053844
[18]	Agafonov I N, Chekhova M V, Iskhakov T S, Wu L A 2009 J. Mod. Opt. 56 422
[19]	Chen X H, Agafonov I N, Luo K H, Liu Q, Xian R, Chekhova M V, Wu L A 2010 Opt. Lett. 35 1166
[20]	Chan K W C, O’Sullivan M N, Boyd R W 2009 Opt. Lett. 34 3343
[21]	Chan K W C, O’Sullivan M N, Boyd R W 2010 Opt. Express 18 5562
[22]	Agafonov I N, Chekhova M V, Penin A N 2009 Arxiv. 0911.3718v2
[23]	Iskhakov T, Allevi A, Kalashnikov D A, Sala V G, Takeuchi M, Bondani M, Chekhova M 2011 Eur. Phys. J. Special Topics 199 127
[24]	Erkmen B I, Shapiro J H 2009 Phys. Rev. A 79 023833
[25]	O’Sullivan M N, Chan K W C, Boyd R W 2010 Phys. Rev. A 82 053803
[26]	Ferri F, Magatti D, Lugiato L A, Gatti A 2010 Phys. Rev. Lett. 104 253603
[27]	Brida G, Chekhova M V, Fornaro G A, Genovese M, Lopaeva E D, Berchera I R 2011 Phys. Rev. A 83 063807
[28]	Luo K H, Huang B Q, Zheng W M, Wu L A 2012 Chin. Phys. Lett. 29 074216
[29]	Shapiro J H 2008 Phys. Rev. A 78 061802(R)
[30]	Bromberg Y, Katz O, Silberberg Y 2009 Phys. Rev. A 79 053840

施引文献

[1]	Pittman T B, Shih Y H, Strekalov D V, Sergienko A V 1995 Phys. Rev. A 52 R3429
[2]	Abouraddy A F, Saleh B E A, Sergienko A V, Teich M C 2001 Phys. Rev. Lett. 87 123602
[3]	Valencia A, Scarcelli G, D’Angelo M, Shih Y H 2005 Phys. Rev. Lett. 94 063601
[4]	Meyers R, Deacon K S, Shih Y H 2008 Phys. Rev. A 77 041801(R)
[5]	Zhang D, Zhai Y H, Wu L A, Chen X H 2005 Opt. Lett. 30 2354
[6]	Chen X H, Liu Q, Luo K H, Wu L A 2009 Opt. Lett. 34 695
[7]	Bennink R S, Bentley S J, Boyd R W 2002 Phys. Rev. Lett. 89 113601
[8]	Cheng J, Han S S 2004 Phys. Rev. Lett. 92 093903
[9]	Gatti A, Brambilla E, Bache M, Lugiato L A 2004 Phys. Rev. Lett. 93 093602
[10]	Cai Y J, Zhu S Y 2005 Phys. Rev. E 71 056607
[11]	Cao D Z, Xiong J, Wang K G 2005 Phys. Rev. A 71 013801
[12]	Basano L, Ottonello P 2007 Appl. Opt. 46 6291
[13]	Gong W L, Han S S 2010 Phys. Lett. A 374 1005
[14]	Hong P L, Liu J B, Zhang G Q 2011 Arxiv. 1108.3612v1
[15]	Cao D Z, Xiong J, Zhang S H, Lin L F, Gao L, Wang K G 2008 Appl. Phys. Lett. 92 201102
[16]	Liu J B, Shih Y H 2009 Phys. Rev. A 79 023819
[17]	Liu Q, Chen X H, Luo K H, Wu W, Wu L A 2009 Phys. Rev. A 79 053844
[18]	Agafonov I N, Chekhova M V, Iskhakov T S, Wu L A 2009 J. Mod. Opt. 56 422
[19]	Chen X H, Agafonov I N, Luo K H, Liu Q, Xian R, Chekhova M V, Wu L A 2010 Opt. Lett. 35 1166
[20]	Chan K W C, O’Sullivan M N, Boyd R W 2009 Opt. Lett. 34 3343
[21]	Chan K W C, O’Sullivan M N, Boyd R W 2010 Opt. Express 18 5562
[22]	Agafonov I N, Chekhova M V, Penin A N 2009 Arxiv. 0911.3718v2
[23]	Iskhakov T, Allevi A, Kalashnikov D A, Sala V G, Takeuchi M, Bondani M, Chekhova M 2011 Eur. Phys. J. Special Topics 199 127
[24]	Erkmen B I, Shapiro J H 2009 Phys. Rev. A 79 023833
[25]	O’Sullivan M N, Chan K W C, Boyd R W 2010 Phys. Rev. A 82 053803
[26]	Ferri F, Magatti D, Lugiato L A, Gatti A 2010 Phys. Rev. Lett. 104 253603
[27]	Brida G, Chekhova M V, Fornaro G A, Genovese M, Lopaeva E D, Berchera I R 2011 Phys. Rev. A 83 063807
[28]	Luo K H, Huang B Q, Zheng W M, Wu L A 2012 Chin. Phys. Lett. 29 074216
[29]	Shapiro J H 2008 Phys. Rev. A 78 061802(R)
[30]	Bromberg Y, Katz O, Silberberg Y 2009 Phys. Rev. A 79 053840

[1]	赵一宁, 陈琳珊, 孔令鑫, 王翀, 任承, 徐宝龙, 曹德忠. 基于二维置换加密鬼成像研究. 物理学报, 2025, 74(15): . doi: 10.7498/aps.74.20250592
[2]	周阳, 杨洋, 赵佳乐, 初伟, 徐艳蕾, 张文颖. 基于盲噪声估计与迭代滤波降噪的鬼成像方法. 物理学报, 2025, 74(16): . doi: 10.7498/aps.74.20250544
[3]	李敏, 罗一涵, 李泰霖, 赵开元, 谭毅, 谢宗良. 自适应门控低信噪比非视域成像. 物理学报, 2025, 74(4): 044202. doi: 10.7498/aps.74.20241535
[4]	陈星宇, 周昕, 白星, 余展, 王玉杰, 李欣家, 刘洋, 孙铭泽. 傅里叶鬼成像与正弦鬼成像的等价性分析. 物理学报, 2023, 72(14): 144202. doi: 10.7498/aps.72.20222317
[5]	姚军财, 申静. 基于图像内容对比感知的图像质量客观评价. 物理学报, 2020, 69(14): 148702. doi: 10.7498/aps.69.20200335
[6]	张瑞雪, 李洪国, 李宗国. 基于光场一阶关联的时域成像. 物理学报, 2019, 68(10): 104202. doi: 10.7498/aps.68.20190184
[7]	周阳, 张红伟, 钟菲, 郭树旭. 基于自适应阈值方法实现迭代降噪鬼成像. 物理学报, 2018, 67(24): 244201. doi: 10.7498/aps.67.20181240
[8]	周丽萍, 李培, 潘聪, 郭立, 丁志华, 李鹏. 高灵敏、高对比度无标记三维光学微血管造影系统与脑科学应用研究. 物理学报, 2016, 65(15): 154201. doi: 10.7498/aps.65.154201
[9]	田恒, 朱京平, 张云尧, 管今哥, 侯洵. 浑浊介质中图像对比度与成像方式的关系. 物理学报, 2016, 65(8): 084201. doi: 10.7498/aps.65.084201
[10]	仲亚军, 刘娇, 梁文强, 赵生妹. 针对多散斑图的差分压缩鬼成像方案研究. 物理学报, 2015, 64(1): 014202. doi: 10.7498/aps.64.014202
[11]	郑驰超, 彭虎, 韩志会. 互相关自适应加权的医学超声成像算法研究. 物理学报, 2014, 63(14): 148702. doi: 10.7498/aps.63.148702
[12]	宋洪胜, 庄桥, 刘桂媛, 秦希峰, 程传福. 菲涅耳深区散斑强度统计特性及演化. 物理学报, 2014, 63(9): 094201. doi: 10.7498/aps.63.094201
[13]	李龙珍, 姚旭日, 刘雪峰, 俞文凯, 翟光杰. 基于压缩感知超分辨鬼成像. 物理学报, 2014, 63(22): 224201. doi: 10.7498/aps.63.224201
[14]	田艳, 黄丽, 罗懋康. 噪声交叉关联强度的时间周期调制对线性过阻尼系统的随机共振的影响. 物理学报, 2013, 62(5): 050502. doi: 10.7498/aps.62.050502
[15]	张宣妮, 张淳民, 艾晶晶. 四分束风成像偏振干涉仪信噪比的研究. 物理学报, 2013, 62(3): 030701. doi: 10.7498/aps.62.030701
[16]	曾冰, 曾曙光, 张彬, 孙年春, 隋展. 提升啁啾脉冲激光信噪比的扫描滤波方法. 物理学报, 2012, 61(15): 154209. doi: 10.7498/aps.61.154209
[17]	张二峰, 戴宏毅. 光的偏振对热光关联成像的影响. 物理学报, 2011, 60(6): 064209. doi: 10.7498/aps.60.064209
[18]	张淳民, 黃伟健, 赵葆常. 新型偏振干涉成像光谱仪噪声分析与评价. 物理学报, 2010, 59(8): 5479-5486. doi: 10.7498/aps.59.5479
[19]	袁志林, 张淳民, 赵葆常. 新型偏振干涉成像光谱仪信噪比研究. 物理学报, 2007, 56(11): 6413-6419. doi: 10.7498/aps.56.6413
[20]	宋洪胜, 程传福, 张宁玉, 任晓荣, 滕树云, 徐至展. 强散射体产生的像面散斑对比度与随机表面及成像系统关系的研究. 物理学报, 2005, 54(2): 669-676. doi: 10.7498/aps.54.669

计量

文章访问数: 8693
PDF下载量: 842
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板