基于单光子探测的高分辨率激光主动成像技术研究
发布时间：2021-04-24 05:06
传统的成像方式分辨率低且易受周围环境和系统部件的影响。近年来,随着计算机技术和量子信息技术的发展,单光子探测技术应运而生,且受到国内外专家学者的广泛关注。基于此,将单光子探测技术和激光主动成像技术相结合,采用脉冲激光器作为光源照射物体,可以在不良光照条件下实现激光探测,并利用计算机数据处理得到高分辨率的图像。因此,激光主动成像在弱光探测领域中应用广泛。利用单光子技术对图像进行探测,需要采集大量的单光子图片,当图片数量过多时数据处理就会耗费大量的时间。本文介绍了图像处理的算法及其优化,对比了平均灰度法和加权灰度法的异同,观察了两种算法提取质心的图像效果,通过算法优化,减少程序中的循环次数,提高了图像处理的效率。另外,使用连续光光源进行了被动成像实验,观察算法的处理效果,通过计算得到系统的分辨率为26.7 lp/mm。再通过对两种不同大小的分辨率板进行探测,对比了1px和0.3px的图像处理效果。本课题中使用Nd:YAG脉冲激光器为光源,搭建了激光主动成像实验系统,结合像增强器的门选通功能,进行了激光距离选通实验并进一步提高了距离分辨力。通过改变数字信号延时器的延时时间,计算出两个图案的距...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景与意义
1.2 单光子探测技术的研究现状
1.2.1 光电倍增管
1.2.2 单光子雪崩光电二极管
1.3 激光主动成像技术的研究现状
1.4 本文主要研究内容
第2章 单光子成像原理及实现方法
2.1 单光子成像原理
2.1.1 像增强器
2.1.2 高速相机
2.2 质心提取算法
2.3 单光子探测系统的增益和噪声
2.3.1 增益分析
2.3.2 噪声分析
2.4 本章小结
第3章 质心提取算法及连续光照明单光子成像
3.1 优化质心提取算法
3.2 单光子成像实验
3.2.1 单光子成像实验装置
3.2.2 质心提取效果
3.3 连续光照明单光子成像实验
3.3.1 探测系统背景噪声
3.3.2 系统分辨率
3.3.3 亚像素分辨成像实验
3.4 本章小结
第4章 基于距离选通的激光主动单光子成像
4.1 激光主动成像实验系统
4.2 激光距离选通
4.2.1 激光距离选通原理
4.2.2 激光距离选通实验
4.2.3 实验结果
4.3 提高距离分辨力
4.3.1 实验过程
4.3.2 实验结果
4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间和时间灵敏的微通道板光子探测器[J]. 潘京生. 红外技术. 2018(11)
[2]超分辨成像方法研究现状与进展[J]. 王超,张雅琳,姜会林,李英超,江伦,付强,韩龙. 激光与红外. 2017(07)
[3]国外一种距离选通激光成像的仿真方法[J]. 赵巨波. 电光与控制. 2016(12)
[4]国内外激光成像雷达系统发展的研究[J]. 杨兴雨,苏金善,王元庆,徐帆,邓正芳,张冰清. 激光杂志. 2016(01)
[5]大功率半导体激光器研究进展[J]. 王立军,宁永强,秦莉,佟存柱,陈泳屹. 发光学报. 2015(01)
[6]APD单光子计数的主动抑制系统[J]. 文超,郭阳宽,祝连庆,那云虓,孟浩,常海涛. 现代电子技术. 2014(03)
[7]激光3D成像系统主被动探测技术的研究进展[J]. 唐晓燕,高昆,倪国强. 激光与红外. 2013(09)
[8]激光主动成像技术应用及发展[J]. 李达,李云霞,蒙文,韩晓飞. 电光与控制. 2013(09)
[9]532nm激光距离选通成像系统[J]. 竹孝鹏,刘继桥,贺岩,李小莉,毕德仓,陈卫标. 红外与激光工程. 2012(02)
[10]盖革模式APD阵列激光雷达的三维成像仿真[J]. 吴丽娟,李丽,任熙明. 红外与激光工程. 2011(11)
博士论文
[1]单光子成像探测关键技术研究[D]. 罗韩君.华中科技大学 2013
[2]APD光子计数成像技术研究[D]. 寇松峰.南京理工大学 2010
硕士论文
[1]条纹管激光雷达水表面波探测机理与实验研究[D]. 王天骄.哈尔滨工业大学 2012
[2]凝视成像激光雷达系统的动态特性研究[D]. 苏恒.浙江大学 2012
[3]MCP端面电子反射对像增强器分辨力的影响[D]. 武梅娟.南京理工大学 2012
[4]机载面阵三维激光雷达运动成像的特性研究[D]. 姚金良.浙江大学 2010
本文编号：3156734
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景与意义
1.2 单光子探测技术的研究现状
1.2.1 光电倍增管
1.2.2 单光子雪崩光电二极管
1.3 激光主动成像技术的研究现状
1.4 本文主要研究内容
第2章 单光子成像原理及实现方法
2.1 单光子成像原理
2.1.1 像增强器
2.1.2 高速相机
2.2 质心提取算法
2.3 单光子探测系统的增益和噪声
2.3.1 增益分析
2.3.2 噪声分析
2.4 本章小结
第3章 质心提取算法及连续光照明单光子成像
3.1 优化质心提取算法
3.2 单光子成像实验
3.2.1 单光子成像实验装置
3.2.2 质心提取效果
3.3 连续光照明单光子成像实验
3.3.1 探测系统背景噪声
3.3.2 系统分辨率
3.3.3 亚像素分辨成像实验
3.4 本章小结
第4章 基于距离选通的激光主动单光子成像
4.1 激光主动成像实验系统
4.2 激光距离选通
4.2.1 激光距离选通原理
4.2.2 激光距离选通实验
4.2.3 实验结果
4.3 提高距离分辨力
4.3.1 实验过程
4.3.2 实验结果
4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间和时间灵敏的微通道板光子探测器[J]. 潘京生. 红外技术. 2018(11)
[2]超分辨成像方法研究现状与进展[J]. 王超,张雅琳,姜会林,李英超,江伦,付强,韩龙. 激光与红外. 2017(07)
[3]国外一种距离选通激光成像的仿真方法[J]. 赵巨波. 电光与控制. 2016(12)
[4]国内外激光成像雷达系统发展的研究[J]. 杨兴雨,苏金善,王元庆,徐帆,邓正芳,张冰清. 激光杂志. 2016(01)
[5]大功率半导体激光器研究进展[J]. 王立军,宁永强,秦莉,佟存柱,陈泳屹. 发光学报. 2015(01)
[6]APD单光子计数的主动抑制系统[J]. 文超,郭阳宽,祝连庆,那云虓,孟浩,常海涛. 现代电子技术. 2014(03)
[7]激光3D成像系统主被动探测技术的研究进展[J]. 唐晓燕,高昆,倪国强. 激光与红外. 2013(09)
[8]激光主动成像技术应用及发展[J]. 李达,李云霞,蒙文,韩晓飞. 电光与控制. 2013(09)
[9]532nm激光距离选通成像系统[J]. 竹孝鹏,刘继桥,贺岩,李小莉,毕德仓,陈卫标. 红外与激光工程. 2012(02)
[10]盖革模式APD阵列激光雷达的三维成像仿真[J]. 吴丽娟,李丽,任熙明. 红外与激光工程. 2011(11)
博士论文
[1]单光子成像探测关键技术研究[D]. 罗韩君.华中科技大学 2013
[2]APD光子计数成像技术研究[D]. 寇松峰.南京理工大学 2010
硕士论文
[1]条纹管激光雷达水表面波探测机理与实验研究[D]. 王天骄.哈尔滨工业大学 2012
[2]凝视成像激光雷达系统的动态特性研究[D]. 苏恒.浙江大学 2012
[3]MCP端面电子反射对像增强器分辨力的影响[D]. 武梅娟.南京理工大学 2012
[4]机载面阵三维激光雷达运动成像的特性研究[D]. 姚金良.浙江大学 2010
本文编号：3156734
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