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1、单位代码： 10293 密 级： 硕 士 学 位 论 文论文题目： 大气湍流对纠缠关联成像的干扰 及其抑制方法研究 Y 杨 华 赵生妹 信号与信息处理 无线通信与信号处理技术 工学硕士 二零一二年三月 学号姓名导 师学 科 专 业研 究 方 向申请学位类别论文提交日期南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明
2、并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院（筹）办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名：_ 日期：_研究生签名：_ 导师签名：_ 日期：_南京邮电大学南京邮电大学硕士学位论文摘要硕士学位论文摘要学科、专业： 工学 信号与信
3、息处理研究 方向： 无线通信与信号处理技术作 者： 杨 华指导老师： 赵生妹 教授题 目 ：大气湍流对纠缠关联成像的干扰及其抑制方法研究英文题目 ： Study on influence of atmosphere turbulence on entangled correlated imaging and the method to mitigate主 题 词：鬼成像；多灰度; 轨道角动量；大气湍流；线性分组码Keywords: Correlated Imaging; Multiple Grey Scales; Orbital Angular Momentum; Atmosphere Tur
4、bulence; Linear Block Code南京邮电大学硕士研究生学位论文 摘要I摘摘 要要量子关联成像又称为“鬼成像” ，它利用量子的纠缠特性，实现了在不含物体的光路获取物体清晰图像。由于“鬼成像”本身的分布特性，可被应用于分布图像处理、分布感知及通信方案中。量子关联成像由一光源通过 BBO 晶体产生两束纠缠光，其中一束光称为信号光，另一束光称为闲置光。在信号光路上包含待成像的物体，闲置光路不包含物体，通过对两束光的符合测量，可以在闲置光路得到物体的像。本文在基于轨道角动量纠缠的量子多灰度鬼成像理论基础上，考虑大气湍流对量子鬼成像质量的影响及相应的抑制方法。由于量子鬼成像和光束有直接
5、关系，而光在传输过程中容易受到大气湍流等的干扰，从而导致光束质量发生变化。为了简单方便，本文只在信号光路中加入大气湍流的干扰，而让闲置光路的状态保持不变。由仿真和实验结果表明，当大气中存在湍流时，成像质量受到影响。并且湍流越强，成像质量越差；传输距离越长，成像质量越差。随着湍流增大，峰值信噪比（Peak Signal to Noise Ratio，简称为 PSNR）值逐渐变小，表明成像质量逐渐下降。比如在二灰度 NUPT 的仿真过程中，当湍流强度从 10-16 m-2/3增加到 10-12 m-2/3的时候，其 PSNR 值由 104dB 降到 24dB，说明湍流的存在对成像质量产生了严重的干
6、扰。纠错编码能有效地降低通信噪声对信息传输的影响，大气湍流的作用可看作是一种噪声。为了减小或者抑制湍流带来的成像质量下降，本文采用（7,4）线性分组码对成像的二灰度 NUPT 进行编码，仿真和实验结果表明，通过线性编码，同等条件下的成像的质量得到明显提高，线性编码较好地抑制了大气湍流对基于轨道角动量纠缠的量子多灰度鬼成像的影响。仿真结果还表明，在一定的湍流强度下，恢复出的物体其 PSNR 值达到无穷大，这说明经过线性编码后可以完全恢复出物体的信息，有效的抑制了湍流的干扰。由此可见，信道编码是提高基于轨道角动量纠缠的量子多灰度鬼成像质量的一种有效方法。关键词：鬼成像；多灰度；轨道角动量；大气湍流
7、；线性分组码南京邮电大学硕士研究生学位论文 ABSTRACTIIABSTRACTThe quantum correlated imaging, also known as quantum ghost imaging, uses the properties of quantum entanglement to obtain a clear image of the object on the idler optical path, where there is no object in the path. The distributed nature of ghost imaging make
8、 it a good candidate for the distributed image processing, and the distributed sensing and communication scheme.In quantum ghost imaging, a pump light passes through a BBO to produce two entangled-photon beams. One is called signal beam, and the other one is called idle beam. The signal beam passes
9、through the object to be imaged, while there is no object in the idle path. One can get the image of the object in the idle arm by measuring the coincidence of the two beams.Based on the multiple grey scales quantum ghost imaging scheme using orbital angular momentum, we discuss the impact of atmosp
10、here turbulence on quantum ghost imaging and the corresponding mitigation methods. Because quantum ghost imaging is closely related to the light beams, and the transmission of light is vulnerable to atmosphere turbulence, turbulence will bring the viration to beam quality, and then the imaging quanl
11、ity of quantum ghost imaging. For simplicity, we only consider atmosphere turbulence in the signal light path. The simulation and experimental results show that the image quality is affected when the turbulence exists in the signal beam path. When the atmosphere turbulence becomes stronger, the imag
12、e quality gets worse. In addition, if the propagation distance is longer, the quality of the image is also worse. As the strength of turbulence increases, the PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) gradually becomes smaller, corresponding to the decrease of image quality. For example, for two Grayscale c
13、haracter NUPT, the PSNR values reduce from 104dB to 24dB when the strength of turbulence increases from 10-16 m-2/3 to 10-12 m-2/3, which indicate that the presence of turbulence is a serious interference to the image quality.Error correcting codes can effectively reduce the impact of communication
14、noise in information transmission.The role of the atmosphere turbulence on image quanlity can be regarded as one kind of noise to information transmission. In order to mitigate the impact of turbulence on image quality, we use the (7, 4) linear block code to encode the two gray-scale imaging NUPT be
15、fore quantum ghost imaging. The simulation and experimental results indicate 南京邮电大学硕士研究生学位论文 ABSTRACTIIIthat, under the same conditions, the image quality improves significantly by the encoding. The encoding suppresses the impact of atmosphere turbulence on entangled quantum ghost imaging using orbital angular momentum. Simulation results also show that under certain conditions, the PSNR of th
