基于随机正交匹配追踪算法的相敏关联层析研究

Thermal light correlation imaging has the characteristics of anti-jamming and nonlocality with extensive application prospect in remote sensing, radar and nondestructive detection, however, the statistical characteristics of incoherent thermal light field leads to low visibility and detection efficiency. Compressive sensing is a new signal reconstruction method, and it can reconstruct original signal by making use of a small amount of observational data. So the application of compressive sensing in thermal light correlation imaging could improve the visibility, resolution and detection efficiency. The project will carry out the theoretical and experimental studies in thermal light correlation phase sensitive tomography to achieve the correlation tomography imaging of three dimensional transmitted amplitude and phase objects. The compressive sensing random orthogonal matching pursuit varietal algorithm will be applied in imaging reconstruction to increase the quality of correlation tomography imaging and detection efficiency. The study results will provide reliable scientific basis for the practical application of thermal light correlation tomography.

热光关联成像具有抗干扰和非定域的特点，在遥感、雷达及无损探测等领域具有广泛应用前景，但因非相干热光场的统计特性导致其可见度和探测效率较低。压缩感知是近年来新兴的信号处理方法，用少量数据可重建出高质量的图像，因此将压缩感知算法应用于热光关联成像，可提高测量图像的可见度、分辨率和探测效率。本项目拟开展热光关联相敏层析的理论和实验研究，实验上获取三维透射振幅和相位物体的关联层析图像；将压缩感知随机正交匹配追踪变种算法应用于图像重构，以提高关联层析图像的质量和探测效率。研究成果可为热光关联层析的实际应用提供可靠的科学依据。

基于非相干热光源二阶关联特性的量子成像是一种新型的成像方式，具有非定域、抗干扰以及超分辨等优势特点。本项目开展了经典非相干光源的量子层析测量研究，对三维物体纵向不同横截面进行二阶关联成像测量，实验获得了待测物体的层析图样。在传统正交匹配追踪算法基础上，开发了随机正交匹配追踪压缩感知算法，将该算法应用于热光关联层析测量系统，实验结果显示经过算法处理的层析图像的分辨率显著提高。.设计并实验完成了热光关联空间滤波方案。待测物体和空间滤波器分别处于空间分离的两个光路，对待测的振幅物体实现了非定域空间滤波，获得了物体的滤波图像。进一步，将空间非定域滤波方案拓展到轨道角动量空间。设计了基于热光源二阶关联特性的非定域轨道角动量滤波实验方案，待测相位物体和轨道角动量滤波器分别处于空间分离的两个光路，实验获得了待测相位物体边缘增强图像。非定域空间滤波实验系统对相位物体的层析测量具有潜在的应用价值。.设计了基于Franson干涉仪系统的相敏关联层析方案，并且在理论上证明了该方案的可行性。Franson干涉仪具有相位敏感和偏振敏感的特点，利用该干涉仪可以实现相敏的关联层析检测。