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施晓辉答辩公告
浏览次数:日期:2018-05-24编辑:研究生教务办1

答辩公告

论文题目

光子计数条件下关联成像技术研究

答辩人

施晓辉

指导教师

傅喜泉 教授

答辩委员会

主席

王春华 教授

学科专业

计算机科学与技术

学院

信息科学与工程学院

答辩地点

信息科学与工程学院   203会议室

答辩时间

2018528

上午9:00


学位论文简介


关联成像是一种非定域的成像方式,通过参考光和信号光之间的关联计算可以在复杂环境中重构出高质量的目标图像,在医疗、军事、遥感探测等领域都有良好的应用前景。因此本文围绕弱光照情况下,探索光子计数关联成像的应用方案和影响因,提出了有助于提升成像质量以及抑制环境影响的成像方案以及目标图像重构算法。取得了以下主要创新性研究成果:

(1) 基于经典光学理论研究了赝热光关联成像系统的成像机制以及影响因素,获得了赝热光关联成像系统的光学传输特性及规律。利用分步傅里叶算法模拟分析关联成像系统中的光学传输部分,并验证了光源尺寸、传输距离对关联成像的影响。

(2) 提出一种基于非负最小二乘的关联成像方法和极限量化关联计算方案,研究发现可以使用较少的样本数目和计算时间获得更高质量的成像结果。根据信号光数据的类高斯分布特性,提出极限量化关联成像方案,将信号光的数据量化处理为仅为两个实数的序列,然后再跟参考光数据进行关联重构出目标图像,在测量样本次数较大时,不失为一种数据压缩的好方法。

(3) 建立了光子计数条件下关联成像系统模型,研究了光子计数条件下探测器噪声对关联成像的影响,模拟和实验结果均表明随着信号光与噪声的平均强度比值的增加,关联成像结果的信噪比和可见度都有提升。

(4) 基于信号光数据的分布特性,提出光强涨落选择关联成像方案,研究结果表明在均值附近的光强数据对关联成像的贡献不大,通过筛选光强涨落的数据,在保证成像质量基本不下降的同时可以减少计算时间并提高成像效率。

(5) 基于噪声的分布特性,提出改进的压缩感知算法,研究表明,将噪声强度均值作为信号光减去的阈值,然后再通过压缩感知关联算法重构出质量较好的结果。对于不同稀疏度的二值化的目标甚至是灰度目标,在光子计数关联成像方案中采用改进的压缩感知关联成像算法均可获得高信噪比的重构结果。


主要学术成果

[1] Xiaohui Shi, Xianwei Huang, Suqin Nan, Hengxing Li, Yanfeng Bai, Xiquan Fu. Image quality enhancement in low-light-level ghost imaging using modified compressive sensing method. Laser Physics Letter, 2018, 56(26): 7320-7326  (SCI,第一作者)

[2] Xiaohui Shi, Hengxing Li, Yanfeng Bai, Xiquan Fu. Negative influence of detector noise on ghost imaging based on the photon counting technique at low light levels. Applied Optics, 2017, 56(26): 7320-7326  (SCI,第一作者)

[3] Xiaohui Shi, Xianwei Huang, Yangbao Deng, Chao Tan, Yanfeng Bai, Xiquan Fu. Dynamic propagation of symmetric Airy pulses with initial chirps in an optical fiber. Optics Communications, 2017, 399: 16-23  (SCI,第一作者)

[4] Xiaohui Shi, Chao Tan, Yangfeng Bai, Rui Wang, Ziyang Zhang, Xiquan Fu. Dressed dynamics of two time-reversed shapes of Airy pulses in a relaxing nonlinear medium. Journal of the Optical Society of America B, 2015, 32(9): 1816-1823  (SCI第一作者)

[5] Xianwei Huang, Xiaohui Shi, Zhixiang Deng, Xiquan Fu. Potential barrier-induced dynamics of finite energy Airy beams in fractional Schrödinger equation. Optics Express, 2017, 25(26):32560  (SCI)

[6] Xianwei Huang, Xiaohui Shi, Zhixiang Deng, Yanfeng Bai, Xiquan Fu. Effects of a modulated vortex structure on the diffraction dynamics of ring Airy Gaussian beams. Journal of the Optical Society of America A, 2017, 34(9):1720  (SCI)

[7] Zhixiang Deng, Xiaohui Shi, Chao Tan, Xiquan Fu. Reversible conversion between optical frequencies of probe and idler waves in regime of optical event horizon. Journal of the Optical Society of America B, 2016, 33(5): 857  (SCI)

[8] Simi Huang, Xiaohui Shi, Yanfeng Bai, Xiquan Fu. Multi-Solitons Shedding From Truncated Airy Beam in Nonlocal Nonlinear Media. IEEE Photonics Technology Letters, 2016, 28(15):1-1  (SCI)


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