發(fā)布時(shí)間：2020-11-09 03:01

　　 量子關(guān)聯(lián)成像技術(shù),又稱為“鬼成像”,是一種起源于量子理論、利用量子的糾纏特性或光場(chǎng)的強(qiáng)度漲落特性進(jìn)行成像的全新方式。與傳統(tǒng)的成像方式不同的是鬼成像可以在不包含物體的光路上恢復(fù)出物體圖像,這一特性稱為非定域性。因此,近些年來成為量子光學(xué)領(lǐng)域的前沿和熱點(diǎn)之一。論文研究了鬼成像在光學(xué)加密和物體分類中的應(yīng)用方法,具體內(nèi)容如下:(1)論文在基于計(jì)算鬼成像、光學(xué)加密理論的基礎(chǔ)上,考慮到分?jǐn)?shù)階傅立葉變換具有獨(dú)特的變換階數(shù)這一特性,提出一種基于分?jǐn)?shù)階傅立葉變換的鬼成像光學(xué)加密方法。在此方法中,將分?jǐn)?shù)階傅里葉變換引入鬼成像,使得設(shè)計(jì)的散斑具有分?jǐn)?shù)階階數(shù)的性質(zhì)。用接收到的桶探測(cè)值恢復(fù)物體的像的時(shí)候,若不能準(zhǔn)確地知道預(yù)先設(shè)定的分?jǐn)?shù)階階數(shù),那么就無法恢復(fù)正確的圖像,因此分?jǐn)?shù)階傅里葉變換具有加密的作用。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行了相關(guān)的仿真和實(shí)驗(yàn),仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了基于分?jǐn)?shù)階傅立葉變換的鬼成像光學(xué)加密方法的可行性,并且具有很高的成像安全性。(2)物體分類一直是機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的核心問題,論文將鬼成像技術(shù)應(yīng)用于物體的分類中,提出一種基于線性判別分析的鬼成像物體分類方法。與傳統(tǒng)的物體分類方法不同的是,本方法首先需要設(shè)計(jì)出用于特定任務(wù)的散斑,然后可以在不需要事先得到未知物體的圖片便可對(duì)未知物體進(jìn)行分類;同時(shí)通過理論分析可知用該方法進(jìn)行鬼成像時(shí),照射的散斑次數(shù)較少,即只需物體的類別數(shù)減一個(gè)散斑。論文對(duì)本文提出的方法進(jìn)行了手寫體數(shù)字識(shí)別的仿真,根據(jù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所混合數(shù)據(jù)庫(kù)(Mixed National Institute of Standards and Technology data base,MNIST)設(shè)計(jì)出用于鬼成像物體分類的散斑。仿真結(jié)果表明,對(duì)于十類手寫體數(shù)字的分類識(shí)別,本文所提出的方法僅僅使用9個(gè)散斑就能以96.91%的準(zhǔn)確率對(duì)未知數(shù)字圖像進(jìn)行分類。
【學(xué)位單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP391.41;O431.2
【部分圖文】：

便于更快地將該技術(shù)投入實(shí)際的運(yùn)用，因此熱光鬼成像的研學(xué)信息處理高速且多維度隱藏信息的特點(diǎn)使其在信息加密領(lǐng)域也方法的數(shù)據(jù)加密技術(shù)[13-20]近年來成為研究熱點(diǎn)，尤其是以雙隨機(jī)方法以其良好的性能正得到越來越廣泛的運(yùn)用。此外，物體分類個(gè)經(jīng)典的問題。將一個(gè)未知物體的圖像輸入到某種物體分類的機(jī)器對(duì)應(yīng)的物體分類結(jié)果，即得到物體的類別信息。鬼成像基本理論上的光學(xué)成像是通過探測(cè)器直接記錄物體的反射或者透射光強(qiáng)，者相位信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)就能得到物體的像。而鬼成像與傳統(tǒng)成像不階關(guān)聯(lián)，通過對(duì)多個(gè)探測(cè)器的探測(cè)結(jié)果進(jìn)行一個(gè)符合計(jì)數(shù)的關(guān)聯(lián)典熱光鬼成像的原理如圖 2.1 所示。

源包含大量彼此獨(dú)立發(fā)光的子光源，而且這些子光源（原子、分子）隨機(jī)出熱光。熱光源的各個(gè)發(fā)光子光源的位隨機(jī)差是隨機(jī)變化的且光場(chǎng)強(qiáng)度服此人們發(fā)現(xiàn)，常見的熱光源的漲落速度太快，實(shí)驗(yàn)測(cè)量設(shè)備并不能滿足鬼要求；并且，自然界中的熱光源光強(qiáng)相對(duì)較低，這導(dǎo)致儀器設(shè)備很難捕捉。解決上述問題，研究人員提出了一個(gè)猜想：假若可以通過人為的調(diào)制制備擬熱光源，是否就能解決熱光源漲落速度太快和光強(qiáng)弱的問題從而用于鬼rtienssen 等人在 1964 年制備出了一種可以模擬熱光的人造光源，由于這種擁有相似的統(tǒng)計(jì)特性，因此被稱作為贗熱光。這種光源制備過程很簡(jiǎn)單，射一塊旋轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)速可調(diào)的毛玻璃就可以獲得，這種人為可控的贗熱光源的動(dòng)了熱光鬼成像的實(shí)現(xiàn)。 年，Scarcelli 等人便通過采用人為控制的贗熱光源實(shí)現(xiàn)了熱光源鬼像的實(shí)圖 2.2 所示：

圖 2.3 空間光調(diào)制器鬼成像實(shí)驗(yàn)方案當(dāng) / 1（D=2M+1）時(shí)，即此時(shí)處于遠(yuǎn)場(chǎng)情況，由于光場(chǎng) ( , )在 SLM 中的作可以通過計(jì)算得到物體平面處的光場(chǎng)分布 ( , )和掃描探測(cè)器坐標(biāo)點(diǎn)所在平面的 ( , )的相干函數(shù)表達(dá)式，可表示為下式所示： ( ) = | |/式(2.17)中，其中 ≈ 和 ≈ 必須都滿足聯(lián)合高斯分布條件。因此我們可以在2 20 2 122( )/21 200 1 0 20 1 0 2,0 1 20 1 2,'( , ) ( )2sin( / 2 ) sin( / 2 )/ 2 / 2sin[ ( ) / 2 ]sin[ ( ) / 2 ]ik Lu x yu x yP dK eD Lk du L k du Lk du L k du Lk D u u Lk d u u L-=== ′ ÷ ÷è -′ ÷ -÷è r rr rl
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