目前,科學家設計了一種新型光學成像系統,使用兩個或多個光強探測器,其中某個或多個探測器探測光源的光強,另一個探測器緊緊放置在被成像物體旁,探測被成像物體的散射光強,將兩個或多個探測器的光強進行數學相關計算,并可以在計算機中重建被成像物體。這種新型光學成像系統同傳統光學成像系統(如照相機等)有著本質的不同,避免了傳統成像系統中透鏡的使用,可在理論上實現無限提高成像精度。該光學成像系統的應用研究目前主要集中在天文測量、衛星成像、醫學成像等領域,是近十幾年來發展迅猛的一種新型技術。
北京航空航天大學光電技術研究所依托國家自然科學基金委資助,同美國加州大學洛杉磯分校進行合作,開展了對“鬼”成像技術的研究,并取得了階段性的成果。尤其是北京航空航天大學光電技術研究派往UCLA訪問的曹彬博士,在其訪問期間,對三階“鬼”成像進行了詳細研究和論證,極大地推動了光學成像技術的發展。
曹彬博士在UCLA訪問學習期間,對不同類型的“鬼”成像進行了系統分析和總結,對“鬼”成像的發展史及潛在的應用進行了介紹,并首先分析了二階“鬼”成像的基本物理模型,建立其數值方程,并對其成像質量進行了理論分析、數值模擬和實驗研究;曹彬博士在二階“鬼”成像研究基礎上,進一步建立了高階“鬼”成像的物理模型和數學模型,并對高階“鬼”成像的成像質量進行數值模擬和實驗研究,曹彬博士的研究結果表明:不同的高階“鬼”成像方法,其成像質量不同;同二階光強度關聯成像相比,高階“鬼”成像可視度高于二階“鬼”成像可視度,但成像分辨率等于或小于二階光關聯成像。在高階“鬼”成像方法上,曹彬博士提出了一種成像系統簡潔的雙探測器高階“鬼”成像方法,同二階光關聯成像相比,這種簡潔的高階“鬼”成像可視度優于二階成像可視度,分辨率同二階成像相同。 與此同時,曹彬博士對高階“鬼”成像的分辨率和可視度之間的關系進行了理論推導和實驗驗證,研究結果表明:高階“鬼”成像的分辨率高低和可視度優劣同激光光源光斑的大小成有關,其中成像可視度隨著激光光斑的增大而減小,而分辨率隨激光光源光斑的增大而變差。進一步,針對“鬼”成像在圖像恢復過程中丟失圖像相位信息這一缺點,首創了利用圖像的振幅信息恢復其相位信息的方法,并對此方法進行了詳細的理論推導,數值模擬和實驗驗證,從而實現了利用“鬼”成像完整的恢復原始圖樣。