基于单光子探测的超分辨率成像技术研究

发布时间：2023-10-27 18:58

　　基于MCP(Micro-channel Plate)单光子探测的超分辨成像技术研究在激光雷达探测远程目标的领域有着广泛用途。其回波是微弱信号,信号强度甚至处在单光子的量级上,因此如何获取到高清晰度的图像是十分重要的。本文首先对基于MCP单光子探测系统的组成进行探讨,其中微光像增强器和图像存储单元是其核心组件。探讨了微光像增强器主要噪声来源,分别是光子散射噪声和电子散射噪声,并对噪声进行了数学推导,最后分析了整个基于MCP单光子探测系统噪声特性。本文对基于MCP单光子探测的超分辨率成像机理进行了深入的研究,根据点光源模型、点扩散函数PSF(Point Spread Function)和弥散斑的模型进行了MATLAB仿真,仿真出了单光子的效果图,然后设计质心亚像素分辨算法,提取单光子的质心位置,去除弥散斑,将图像进行亚像素划分,在亚像素图像上对质心位置进行标记计数,根据大量计数重构出了0.5px和0.1px的超分辨图像。除此之外,还对引入噪声后质心位置的偏离和信噪比关系进行了总结。本文最后进行了静态超分辨率成像实验,通过计算和测量设计了实现单光子的实验方案,在连续光光源下对单光子量级图片进...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
        1.1.1 光学显微成像技术
        1.1.2 激光雷达系统
        1.1.3 PLIF成像技术
    1.2 单光子探测系统和超分辨率成像的国内外研究现状
        1.2.1 超分辨率成像技术的国内外研究现状
        1.2.2 单光子探测器的国内外研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 基于MCP单光子探测器的结构、原理及噪声分析
    2.1 基于MCP单光子探测器的结构
    2.2 基于MCP单光子探测器核心组成部分以及工作原理
        2.2.1 像增强器基本组成
        2.2.2 像增强器基本工作原理
    2.3 基于MCP单光子探测器噪声分析
        2.3.1 像增强器噪声
        2.3.2 图像存储单元噪声分析
    2.4 基于MCP单光子探测器的增益
    2.5 本章小结
第3章 基于MCP单光子探测的超分辨率成像机理研究
    3.1 弥散斑的理论模型
        3.1.1 点扩散函数
        3.1.2 弥散斑模型
    3.2 超分辨率成像算法仿真
        3.2.1 仿真单光子弥散现象
        3.2.2 质心亚像素分辨算法
        3.2.3 信噪比与质心坐标偏离关系特性研究
        3.2.4 重构图像
    3.3 本章小结
第4章 基于单光子探测超分辨成像性能特性研究
    4.1 基于MCP单光子探测器实验系统设计
        4.1.1 实验发射光源
        4.1.2 实验接收装置
    4.2 单光子探测方案
    4.3 静态分辨超分辨率成像实验
        4.3.1 对比度计算
        4.3.2 条纹分辨率计算
    4.4 算法对比
        4.4.1 质心算法的对比
        4.4.2 重叠及噪声点的去除
    4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3857085