一种新型光学成像技术介绍

　　目前，科学家设计了一种新型光学成像系统，使用两个或多个光强探测器，其中某个或多个探测器探测光源的光强，另一个探测器紧紧放置在被成像物体旁，探测被成像物体的散射光强，将两个或多个探测器的光强进行数学相关计算，并可以在计算机中重建被成像物体。这种新型光学成像系统同传统光学成像系统（如照相机等）有着本质的不同，避免了传统成像系统中透镜的使用，可在理论上实现无限提高成像精度。该光学成像系统的应用研究目前主要集中在天文测量、卫星成像、医学成像等领域，是近十几年来发展迅猛的一种新型技术。

　　北京航空航天大学光电技术研究所依托国家自然科学基金委资助，同美国加州大学洛杉矶分校进行合作，开展了对“鬼”成像技术的研究，并取得了阶段性的成果。尤其是北京航空航天大学光电技术研究派往UCLA访问的曹彬博士，在其访问期间，对三阶“鬼”成像进行了详细研究和论证，极大地推动了光学成像技术的发展。

　　曹彬博士在UCLA访问学习期间，对不同类型的“鬼”成像进行了系统分析和总结，对“鬼”成像的发展史及潜在的应用进行了介绍，并首先分析了二阶“鬼”成像的基本物理模型，建立其数值方程，并对其成像质量进行了理论分析、数值模拟和实验研究；曹彬博士在二阶“鬼”成像研究基础上，进一步建立了高阶“鬼”成像的物理模型和数学模型，并对高阶“鬼”成像的成像质量进行数值模拟和实验研究，曹彬博士的研究结果表明：不同的高阶“鬼”成像方法，其成像质量不同；同二阶光强度关联成像相比，高阶“鬼”成像可视度高于二阶“鬼”成像可视度，但成像分辨率等于或小于二阶光关联成像。在高阶“鬼”成像方法上，曹彬博士提出了一种成像系统简洁的双探测器高阶“鬼”成像方法，同二阶光关联成像相比，这种简洁的高阶“鬼”成像可视度优于二阶成像可视度，分辨率同二阶成像相同。 与此同时，曹彬博士对高阶“鬼”成像的分辨率和可视度之间的关系进行了理论推导和实验验证，研究结果表明：高阶“鬼”成像的分辨率高低和可视度优劣同激光光源光斑的大小成有关，其中成像可视度随着激光光斑的增大而减小，而分辨率随激光光源光斑的增大而变差。进一步，针对“鬼”成像在图像恢复过程中丢失图像相位信息这一缺点，首创了利用图像的振幅信息恢复其相位信息的方法，并对此方法进行了详细的理论推导，数值模拟和实验验证，从而实现了利用“鬼”成像完整的恢复原始图样。