Page 185 - 当代控制理论及应用技术概论

第五章 量子控制研究

高扫描速度，支持更大的并行加速因子。
（2）量子光学相干断层扫描
近年来，许多非传统的量子光源已成为人们关注的焦点，但很少有实际应
用出现，其中一个应用是量子光学相干断层扫描，这是一个四阶干涉光学切片技
术，利用自发参量下转换产生频率纠缠的光子对。量子光学相干断层扫描的一个

典型优点是它天生不受群速度色散的影响，而传统的光学相干断层扫描是一种二
阶干涉测量方案，会造成群速度色散，从而降低成像的分辨率。在光学相干断层
扫描的背景下，量子光学相干断层扫描在处理群速度色散和图像分辨率方面有着

绝对优势。Nasr 等实现了量子光学相干断层扫描的第一个实验生物样本：一个涂
有金纳米颗粒的洋葱表皮组织，将三维图像以不同深度的二维横截面和不同横向
位置的二维轴向剖面展示出来。量子光学相干断层扫描在提高源光子通量、增强
空间分辨率、缩短图像采集时间方面有着明显的优势，未来有望成为一种可行的
生物成像技术。

（3）X 射线量子成像
最近，X 射线成功实现了量子成像，开启了 X 射线鬼断层摄影的可能性。
单像素相机方案的成功，结合压缩感知方法，可以实现从更少的测量中产生图像，

这无疑为 X 射线量子光学相干断层扫描提供了重要思路。可以肯定的是，X 射线
鬼成像可以减少辐射剂量。因为一般来说，图像质量与总流量成正比，但高能光
子（如 X 射线）会对生物有机体造成辐射损伤，因此如何降低辐射剂量，同时
保持图像质量是一个根本问题。Zhang 等利用桌面 X 射线源，用预录的一系列散
斑场作为参考光信号，另一路放置待测物体，由桶探测器接收后进行计算关联成

像。通过这种方法，可以成功地在超低 X 射线照度下，甚至在准单光子水平下，
获得高质量的 X 射线鬼成像图像。与传统的 X 射线成像相比，同一辐射剂量可
以获得较高的对比噪声比，因此这项新技术可以大大减少对生物标本的辐射损伤。

在此之前，所有已发表的 X 射线鬼成像的重建都是一维的，因此探讨二维和三
维的 X 射线鬼成像是非常有医学意义的。Kingston 等结合鬼成像和传统断层摄影
技术，对 X 射线鬼断层扫描技术给出了一些建议，提供间接和直接两种方法来
进行 X 射线量子光学相干断层扫描：（1）过滤后投影，通过重建二维鬼投影来
获得三维图像；（2）同步迭代重建技术，直接从 X 射线的鬼断层扫描成像数据

到三维重建。目前还不清楚哪种方法会在该领域的未来发展中更有效。不过在未

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