提高连续太赫兹成像分辨率的研究

摘要

太赫兹成像是目前有关太赫兹科学技术研究中的热点领域，随着太赫兹科学技术的不断深入发展，人们对太赫兹成像系统所能够达到的性能指标如图像分辨率、成像速度等已提出了越来越高的要求。为此，通过采用新体制、新方法对现有的太赫兹成像技术进行改进及补充显得十分必要。为了提高目前连续太赫兹远场成像系统的成像分辨率，本文基于一套CO2泵浦连续THz激光器系统，对几种提高太赫兹成像分辨率的成像方法以及太赫兹波段的数字图像处理技术展开研究。
　　为研究共焦扫描机制对太赫兹点扫描成像分辨率的改进，本文搭建了透射型太赫兹共焦扫描成像系统，对共焦小孔对系统成像性能的影响进行了实验研究。为了改善图像的视觉效果，消除在共焦扫描成像结果中出现的椒盐噪声及激光器抖动等现象，对太赫兹共焦扫描成像的图像处理进行了研究，使用开运算重构、顶帽变换等方法对图像的视觉效果进行了改善。此外，基于一套太赫兹点扫描反射成像系统对太赫兹点扫描成像的图像复原技术进行了相关研究。由于太赫兹波段波长较长，衍射对其空间传播行为的影响十分严重。在基于面阵探测器的太赫兹二维焦平面成像系统中，衍射效应严重制约了其图像分辨率的提高，而数字全息技术即是解决该问题的一个有效途径。为了实现太赫兹数字全息成像，对太赫兹数字全息的相关理论进行了研究及讨论，首先通过仿真手段对太赫兹数字全息中的主要关键因素进行了研究，从而获知再现参考光选取、记录距离对再现算法选取及再现效果的影响，以及采样频率对复原结果的影响等，为太赫兹数字全息成像的实现提供了指导与依据。基于面阵探测器Pyrocam III搭建了2.52THz数字全息成像系统，成功获得了2.52THz数字全息图并对其再现，首次实现了高分辨率2.52THz数字全息成像。使用星形测试卡对系统的分辨率进行了测量研究。并对铅笔字、人民币水印等目标进行了成像，并将成像结果与点扫描成像、焦平面成像获得的成像结果进行了比较。

目录

提高连续太赫兹成像分辨率的研究

RESEARCH ON RESOLUTION IMPROVEMENT IN CW THZ IMAGING

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外发展状况

1.3 本文的主要研究内容

第2章 太赫兹点扫描成像实验研究

2.1 太赫兹共焦扫描原理及成像系统介绍

2.2共焦扫描实验结果及图像质量的改进

2.3 太赫兹点扫描图像复原技术研究

2.4 本章小结

第3章 太赫兹数字全息成像仿真研究

3.1 太赫兹数字全息的基本原理

3.2零级衍射及共轭像消除方法

3.3 太赫兹数字全息成像的仿真研究

3.4 本章小结

第4章 高分辨率2.52 THz数字全息成像实验研究

4.1 高纯锗的2.52 THz光学特性测量研究

4.2 太赫兹数字全息成像初步实验研究

4.3 高分辨率2.52 THz数字全息成像研究

4.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

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致 谢