Page 186 - 当代控制理论及应用技术概论

当代控制理论及应用技术概论
Introduction to Contemporary Control Theory and Applied Technology

来，基于机器学习和人工智能的改进方法会逐渐成为 X 射线鬼成像的重要组成
部分。
（4）用单像素探测进行生物组织的透射成像
长期以来，科学家们一直关注的一个挑战是，如何清楚地看到被浑浊介质
隐藏的物体，如生物组织，这对疾病的早期诊断有着重要的意义。光学方法是一

个很好的候选者，具有非侵入性和快速成像的优势，并且不像电离辐射那样会造
成健康风险。然而，与超声波或 X 射线相比，光学测量最大的问题是进入组织
的穿透深度较浅。一般的解决方案是模拟漫射光子的随机传播成像技术，如多谱

光声断层摄影，或者混合荧光分子断层摄影，此技术可以达到更深的穿透深度（在
组织中超过 1cm），但缺点是分辨率较低。Duran 等利用压缩感知理论对生物组
织进行单像素成像，提供了一种能在散射介质中成像的新技术。在此之前，单像
素成像实验都是考虑没有散射的照明传输，而在生物医学中，通过散射介质进行
图像传输是至关重要的。因此需要展示一个完全嵌入在非齐次介质中的吸收物体

的单像素成像。作为初步的实验，Duran 等为一个被若干全息扩散器隐藏的物体
进行单像素成像，可见单像素成像的效果在全波段都优于传统成像。为了进一步
测试在生物组织中的成像，随后扩散器被两个 3mm 厚的鸡胸肉所取代。对于这

样的组织厚度，多重散射是最终成像结果的主要影响因素。击中目标的光线由两
个叠加的部分组成：一个强大的漫射晕加上一个带有弱信号的图像。由图可见，
虽然单像素成像的分辨率仍然优于传统成像方法，但是对于不同波长的光，单像
素相机的效果呈现出了差异性。
5. 量子成像技术发展

在未来，量子成像技术势必突飞猛进，日新月异：
（1）纠缠光量子成像技术将对纠缠光子的多个信息维度进行扩展，将偏振、
路径、频率以及轨道角动量等维度加以利用，从而增强对目标物体的探测能力。

（2）经典光量子成像和非光子粒子的量子成像，它们相比于传统成像，具
有可以对样品在低通量辐射下进行成像等优势，能够降低对样品的辐射损伤。因
此，它们未来会朝材料成像、医学成像、显微成像和无损检测的方向飞速发展。
（3）将光场调制技术运用于成像，是人类探测能力的一次飞跃，主动光场
调制的量子成像技术路线必将走得更远。单像素成像的方式具有更高的光子效率

和更低的噪声；相比阵列探测器，单探测器具有更短的响应时间；单探测器成本低，

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