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基于符合计数滤波优化的光量子成像方法

周牧 嵇长银 谢良波 曹静阳 聂伟

周牧, 嵇长银, 谢良波, 曹静阳, 聂伟. 基于符合计数滤波优化的光量子成像方法[J]. 电子与信息学报, 2023, 45(6): 2089-2097. doi: 10.11999/JEIT220627
引用本文: 周牧, 嵇长银, 谢良波, 曹静阳, 聂伟. 基于符合计数滤波优化的光量子成像方法[J]. 电子与信息学报, 2023, 45(6): 2089-2097. doi: 10.11999/JEIT220627
ZHOU Mu, JI Changyin, XIE Liangbo, CAO Jingyang, NIE Wei. Optical Quantum Imaging Method Based on Filter Optimization of Coincidence Counting[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2023, 45(6): 2089-2097. doi: 10.11999/JEIT220627
Citation: ZHOU Mu, JI Changyin, XIE Liangbo, CAO Jingyang, NIE Wei. Optical Quantum Imaging Method Based on Filter Optimization of Coincidence Counting[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2023, 45(6): 2089-2097. doi: 10.11999/JEIT220627

基于符合计数滤波优化的光量子成像方法

doi: 10.11999/JEIT220627
基金项目: 国家自然科学基金(61901076),重庆市教委科学技术研究项目(KJZD-K202000605, KJQN202000630),重庆市技术创新与应用发展专项(S2022-02N),重庆市自然科学基金(CSTB2022NSCQ-MSX0895),重庆市研究生科研创新项目(CYS21298)
详细信息
    作者简介:

    周牧:男,教授、博士生导师,研究方向为量子精密测量、无线定位与感知、多源信息融合与机器学习等

    嵇长银:男,硕士生,研究方向为量子成像、滤波优化

    谢良波:男,副教授、硕士生导师,研究方向为量子精密测量、射频识别定位等

    曹静阳:女,博士生,研究方向为量子成像、压缩感知等

    聂伟:男,讲师,硕士生导师,研究方向为量子精密测量、射频指纹等

    通讯作者:

    周牧 zhoumu@cqupt.edu.cn

  • 中图分类号: TN911.74

Optical Quantum Imaging Method Based on Filter Optimization of Coincidence Counting

Funds: The National Natural Science Foundation of China (61901076), The Science and Technology Research Program of Chongqing Municipal Education Commission (KJZD-K202000605, KJQN202000630), The Chongqing Technology Innovation and Application Development Special Project (S2022-02N), The Chongqing Natural Science Foundation Project (CSTB2022NSCQ-MSX0895), The Postgraduate Scientific Research and Innovation Project of Chongqing (CYS21298)
  • 摘要: 量子成像(QI)具有抗侦察、抗干扰和高分辨力等特性,是量子光学领域重要的研究方向。为了解决实际量子成像过程中因环境光引起符合计数值异常所导致成像质量下降的问题,该文提出一种基于符合计数滤波优化的光量子成像方法。首先,对原始的符合计数值进行3层离散小波变换(DWT)得到相应的小波系数;然后,对小波系数中的高频成分进行高斯滤波去噪,并通过小波逆变换得到去噪后的符合计数值;最后,基于该符合计数值,利用线性映射方法实现对目标的量子成像。该文通过仿真分析了图像像素数、单像素曝光时间和符合门宽值对成像结果的影响,并搭建了实际的量子成像光路来验证仿真结果的有效性。
  • 图  1  成像光路图

    图  2  2维DWT分解及重构

    图  3  符合计数值的分布变化

    图  4  SPET值变化对成像结果的影响

    图  5  W值变化对成像结果的影响

    图  6  SPET值和W值变化对成像结果的影响

    图  7  不同去噪方法的性能指标

    图  8  不同去噪对象下的性能指标

    表  1  不同图像像素数对成像结果的影响

    $ 200 \times 200 $$ 400 \times 400 $$ 600 \times 600 $$ 800 \times 800 $$1\;000 \times 1\;000$
    去噪前
    去噪后
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    表  2  不同图像像素数下的成像结果

    $8 \times 8$$14 \times 14$$20 \times 20$
    去噪前
    去噪前
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    表  3  不同单像素曝光时间(SPET)下的成像结果

    0.5 s1.5 s2.5 s
    去噪前
    去噪后
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    表  4  不同符合门宽值(W)下的成像结果

    15 ps30 ps45 ps
    去噪前
    去噪后
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-05-17
  • 修回日期:  2022-11-14
  • 网络出版日期:  2022-11-18
  • 刊出日期:  2023-06-10

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