基于残差编解码网络的单光子压缩成像 被引量：6

1

作者 管焰秋 鄢秋荣 +3 位作者 杨晟韬 李冰 曹芊芊 方哲宇 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期284-292,共9页

在进行高分辨率成像时,由于需要大量的测量和图像重建计算,单光子压缩成像需要较长的时间。提出了一种采样和重建集成的残差编解码网络SRIED-Net用于单光子压缩成像。将二值化的全连接层作为网络的第一层,并将其训练成二进制的测量矩阵... 在进行高分辨率成像时,由于需要大量的测量和图像重建计算,单光子压缩成像需要较长的时间。提出了一种采样和重建集成的残差编解码网络SRIED-Net用于单光子压缩成像。将二值化的全连接层作为网络的第一层,并将其训练成二进制的测量矩阵,直接加载到数字微镜阵列上以实现高效压缩采样。除第一层外的其余网络都用于快速重建压缩感知图像。通过一系列的仿真和系统实验比较了压缩采样率、测量矩阵和重建算法对成像性能的影响。实验结果表明,SRIED-Net在低测量率下优于目前比较先进的迭代算法TVAL3,在高测量率下与TVAL3的效果很接近,在所有测量率下都优于目前常见的几种基于深度学习的方法。 展开更多

关键词 成像系统 单光子成像 单光子压缩成像 压缩感知 深度学习

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基于首光子时间的被动单光子点目标检测

2

作者 李昌恒 刘璠 +2 位作者 王小庆 朱露洁 刘雪峰 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期67-76,共10页

针对暗弱点目标检测需求,提出一种基于首光子时间的点目标检测方法。在压缩感知单光子成像系统中,通过测量调制信号的首光子到达时间并采用阈值法获得估计目标是否存在的检测结果,利用压缩感知算法实现对点目标的快速高灵敏度检测。针... 针对暗弱点目标检测需求,提出一种基于首光子时间的点目标检测方法。在压缩感知单光子成像系统中,通过测量调制信号的首光子到达时间并采用阈值法获得估计目标是否存在的检测结果,利用压缩感知算法实现对点目标的快速高灵敏度检测。针对运动点目标的连续检测提出一种相邻帧差分算法,在有效去除成像结果中噪声点的同时,完美保留了待检测的点目标信息。相较于传统的压缩感知单光子成像需要进行大量光子才能实现目标重建,所提出的方法在每次调制时间内仅需要测量一个光子,并且在2.2%的采样率下就可以完成对暗弱点目标图像的获取,显著提高了点目标检测的灵敏度,加快了检测速度。仿真和实验结果表明,所提方法能够以极高的准确度实现对多个点目标的同时检测。 展开更多

关键词 成像系统 单光子成像 压缩感知 点目标检测 首光子时间

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基于单光子雪崩二极管的成像技术综述

3

作者 王哲 田娜 +6 位作者 杨旭 冯鹏 窦润江 于双铭 刘剑 吴南健 刘力源 《集成电路与嵌入式系统》 2024年第5期10-25,共16页

单光子成像技术涉及半导体工艺、光电器件以及集成电路设计等多个方面,基于单光子雪崩二极管的成像技术具有高动态二维灰度成像、高精度三维成像和荧光寿命成像能力,在安防监控、自动驾驶和生物医疗等领域具有广阔的应用前景。伴随着半... 单光子成像技术涉及半导体工艺、光电器件以及集成电路设计等多个方面,基于单光子雪崩二极管的成像技术具有高动态二维灰度成像、高精度三维成像和荧光寿命成像能力,在安防监控、自动驾驶和生物医疗等领域具有广阔的应用前景。伴随着半导体工艺技术的飞速发展,单光子成像技术有望成为应用广泛的下一代视觉感知技术。本文对基于单光子雪崩二极管的成像技术进行了系统的介绍,包括单光子雪崩二极管器件、单光子成像涉及的关键电路以及二维灰度和时间分辨单光子图像传感器的最新研究进展。 展开更多

关键词 单光子雪崩二极管 CMOS图像传感器 单光子成像 三维成像 荧光寿命成像

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星载单光子计数成像系统仿真技术研究 被引量：1

4

作者 夏中秋 宋海智 +1 位作者 史衍丽 郑永超 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2022年第16期217-225,共9页

为了论证单光子成像技术天基应用可行性,分析了光学系统后向散射影响消除、单光子雪崩光电探测噪声抑制、自由运行模式等关键问题。基于偏振滤波理论、泊松统计滤波理论,选取重尾型脉冲激光函数,采用蒙特卡罗仿真方法,构建了星载单光子... 为了论证单光子成像技术天基应用可行性,分析了光学系统后向散射影响消除、单光子雪崩光电探测噪声抑制、自由运行模式等关键问题。基于偏振滤波理论、泊松统计滤波理论,选取重尾型脉冲激光函数,采用蒙特卡罗仿真方法,构建了星载单光子计数成像系统仿真模型,并仿真了不同轨道高度、不同重复次数和门控时间间隔条件下的光子计数结果。结果表明,脉冲激光回波光子计数波形与发射波形相近,仿真情况与实际相符,单光子成像距离存在阈值,当重复次数低于开门次数时,存在漏检现象。根据本研究的参数设置,在500 km的轨道高度上,当重复次数为2000、开门次数为2000时,激光测距精度可达0.09 m。所提相关方法可以为星载单光子计数成像系统指标分配和在轨参数调整提供技术支撑。 展开更多

关键词 成像系统 单光子成像 时间相关单光子计数 蒙特卡罗仿真 单光子雪崩光电探测器 星载

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极弱光关联成像研究进展及展望(特邀) 被引量：2

5

作者 孙帅 杜隆坤 +3 位作者 李东 李月刚 林惠祖 刘伟涛 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期15-32,共18页

光学成像因其分辨率高,信息量丰富,具有其他探测和感知技术不可替代的地位,是人们获取信息最重要的技术手段之一。光子是光学成像系统中的信息载体。光学图像的高质量重构,依赖于对信号光子的高效耦合和对光信息的精准解耦。然而,在遥... 光学成像因其分辨率高,信息量丰富,具有其他探测和感知技术不可替代的地位,是人们获取信息最重要的技术手段之一。光子是光学成像系统中的信息载体。光学图像的高质量重构,依赖于对信号光子的高效耦合和对光信息的精准解耦。然而,在遥感或生物成像等重要应用场景中,由于作用距离远或辐照功率低,到达探测面的物体信号光子数少,信噪比低,对光学系统设计、信号探测和图像恢复都带来了极大困难,严重限制了光学成像性能。如何在极弱光条件下获得高质量图像,是光电成像系统研究的基础性难题,也是推动光学成像不断向更大视场、更远作用距离、更高信息通量发展亟待克服的关键技术。近年来,在光场调控和量子探测技术支撑下,并基于光场的高阶经典/量子关联发展起来的关联成像,由于探测灵敏度高、抗干扰能力强,为发展极弱光条件下的光学成像技术带来了新的机遇。文中将简要回顾关联成像的原理机制,在此基础上系统介绍极弱光条件下关联成像方案和方法。并尝试从光子动力学层面解释这些方法的物理本质,讨论这些方法的能力极限,比较这些方法所适用的场景。 展开更多

关键词 成像系统 关联成像 弱光成像 光子计数 单光子成像

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光子计数成像算法的研究进展 被引量：3

6

作者 陈松懋 郝伟 +2 位作者 苏秀琴 张振扬 徐伟豪 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第18期227-242,共16页

光子计数成像技术具有灵敏度高、时间分辨率高、光子利用率高的特点,是近年来激光雷达技术领域的研究前沿。高效的图像重建算法能在硬件系统的基础上以较低的代价提升重建图像的质量或突破单纯依靠硬件技术的瓶颈,成为光子计数成像技术... 光子计数成像技术具有灵敏度高、时间分辨率高、光子利用率高的特点,是近年来激光雷达技术领域的研究前沿。高效的图像重建算法能在硬件系统的基础上以较低的代价提升重建图像的质量或突破单纯依靠硬件技术的瓶颈,成为光子计数成像技术领域的热点问题。针对已有的光子计数成像算法,系统梳理了光子计数成像技术的原理与特点,对若干典型问题进行了深入的调研与讨论,并对该领域未来的发展趋势进行了思考与展望。 展开更多

关键词 成像系统 单光子成像 激光雷达 图像重建 计算成像

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面向边缘应用的脉冲视觉传感器 被引量：2

7

作者 章宦慧 康磊 +6 位作者 田娜 杨旭 冯鹏 石匆 刘剑 吴南健 刘力源 《微纳电子与智能制造》 2022年第4期62-70,共9页

图像传感器是人类获取视觉信息的重要途径,在边缘感知和计算中有着重要的应用。在边缘端感存算一体化的发展趋势下,传统CMOS图像传感器由于大量的实数型数据、冗余的像素数据以及较低的时间分辨率,阻碍了边缘视觉系统的进一步发展。借... 图像传感器是人类获取视觉信息的重要途径,在边缘感知和计算中有着重要的应用。在边缘端感存算一体化的发展趋势下,传统CMOS图像传感器由于大量的实数型数据、冗余的像素数据以及较低的时间分辨率,阻碍了边缘视觉系统的进一步发展。借鉴人眼视觉原理,人们发现了生物成像系统的电信号脉冲特性、高效的信息预处理机制以及丰富的信息获取种类,并从中获得了改进视觉成像的设计灵感。从上世纪80年代起,研究者们试图通过模仿人类视觉构建新型脉冲视觉传感器,包括高动态脉冲调制成像、高动态高灵敏度边缘检测动态视觉成像和二维三维融合的单光子成像。在未来的趋势中,脉冲传感器将有助于构建低延迟、多功能、低功耗的感存算一体化边缘视觉系统。 展开更多

关键词 CMOS图像传感器 脉冲调制成像 动态视觉成像 单光子成像

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高速远紫外光子计数成像读出电路设计 被引量：1

8

作者 刘晓红 王咏梅 王永松 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期110-115,共6页

远紫外光子计数成像探测技术通过探测微弱的单光子信息,记录每个单光子位置,在一定时间累积之后达到总体成像的目的.单光子的计数率限制着信息的获取,在分析影响计数率因素的基础上,需要设计前端模拟电路对探测器信号进行放大和整形,具... 远紫外光子计数成像探测技术通过探测微弱的单光子信息,记录每个单光子位置,在一定时间累积之后达到总体成像的目的.单光子的计数率限制着信息的获取,在分析影响计数率因素的基础上,需要设计前端模拟电路对探测器信号进行放大和整形,具体实现采用A225芯片作为前置放大器,并设计相应的整形电路.仿真和实验结果表明,电路设计合理,计数率可达到200 kHz. 展开更多

关键词 远紫外 单光子成像 楔条形阳极 计数率

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Spark平台在单光子成像测量矩阵生成与评估中的应用

9

作者 王兴达 刘雪峰 《计算机应用与软件》 北大核心 2019年第8期55-59,共5页

针对单光子成像实验中测量矩阵在高分辨率条件下所面临的生成时间瓶颈问题,提出基于Spark平台的测量矩阵的生成和评估算法。在三种高分辨率条件下,进行测量矩阵生成与评估实验。实验表明,使用Spark平台进行测量矩阵的生成,大幅缩短了生... 针对单光子成像实验中测量矩阵在高分辨率条件下所面临的生成时间瓶颈问题,提出基于Spark平台的测量矩阵的生成和评估算法。在三种高分辨率条件下,进行测量矩阵生成与评估实验。实验表明,使用Spark平台进行测量矩阵的生成,大幅缩短了生成时间,测量矩阵的生成质量与单机版本相近,且可拓展性良好,大大降低了单光子成像实验的时间成本。 展开更多

关键词 SPARK 测量矩阵 单光子成像 压缩感知 分布式计算

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采用传感器融合网络的单光子激光雷达成像方法 被引量：4

10

作者 蒋筱朵 赵晓琛 +2 位作者 冒添逸 何伟基 陈钱 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期41-47,共7页

激光雷达系统采用主动照明的方式,激光发射脉冲周期信号至目标场景,激光脉冲经目标表面漫反射,由单光子雪崩二极管(Single-Photon Avalanche Diode,SPAD)探测器记录回波光子的到达时间,获得场景的深度信息。然而在探测过程中,测量结果... 激光雷达系统采用主动照明的方式,激光发射脉冲周期信号至目标场景,激光脉冲经目标表面漫反射,由单光子雪崩二极管(Single-Photon Avalanche Diode,SPAD)探测器记录回波光子的到达时间,获得场景的深度信息。然而在探测过程中,测量结果往往会遭到环境光的干扰。传感器融合是进行单光子成像的有效方法之一。最近提出的基于LiDAR和强度相机融合的数据驱动方法大多采用扫描式激光雷达,深度获取速度慢。SPAD阵列的出现打破了帧率的限制。SPAD阵列允许同时收集多个回波光子,加速了信息采集,但分辨率较低,在探测过程中还会受到环境光的干扰,因此需要通过算法打破SPAD阵列的固有限制,从噪声中分离深度信息。针对分辨率为32×32 pixel的SPAD阵列探测器,提出了一种卷积神经网络结构,旨在强度图的引导下,将低分辨率TCSPC直方图映射至高分辨率深度图。该网络采用多尺度方法提取输入特征,并基于注意力模型融合深度数据和强度数据。另外,设计了一个损失函数组合,适用于处理TCSPC直方图数据的网络。在采集数据上进行了验证,提出方法能成功将深度数据的空间分辨率提升4倍,并在质量和数据指标上都优于其他算法。 展开更多

关键词 激光雷达 单光子成像方法 传感器融合 SPAD阵列 卷积神经网络

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质子和重离子治疗在线监测成像技术的研究进展 被引量：3

11

作者 戴甜甜 魏清阳 《中国医学影像技术》 CSCD 北大核心 2017年第2期312-315,共4页

不同于传统的高能电子线和光子线治疗,质子/重离子治疗利用重带电粒子与物质作用的布拉格曲线特性,将主要能量沉积在癌变组织上,从而最大限度地保护正常组织和器官。由于质子/重离子在治疗过程中的射程和剂量存在不确定性,因而对其射程... 不同于传统的高能电子线和光子线治疗,质子/重离子治疗利用重带电粒子与物质作用的布拉格曲线特性,将主要能量沉积在癌变组织上,从而最大限度地保护正常组织和器官。由于质子/重离子在治疗过程中的射程和剂量存在不确定性,因而对其射程和剂量的监测和验证尤为重要。治疗过程中质子/重离子与组织相互作用能够释放出正电子和瞬发γ光子。对这些粒子进行探测成像可实时反映质子/重离子的能量沉积情况。目前在线监测成像技术尚处在研究和初步临床试验阶段,其中主要的3种技术包括:in-beam PET、准直单光子成像和康普顿散射成像。本文介绍这3种技术的原理、优缺点和研究进展,并对质子/重离子治疗在线监测成像技术的发展方向进行展望。 展开更多

关键词 质子/重离子治疗 在线成像监测 正电子发射断层成像 准直单光子成像 康普顿散射成像

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EUV成像仪信号处理设计与实现 被引量：4

12

作者 程炳钧 孙越强 +2 位作者 李磊 陶鹏 王劲东 《科学技术与工程》 2008年第9期2381-2384,共4页

极紫外成像仪通过对于30.4nm的He+谐振散射分布进行成像,从而对地球等离子体层的冷等离子体分布进行研究。极紫外成像仪采用单光子成像技术,通过记录到达成像仪像平面的每个光子的位置,并经过时间积累达到总体成像的目的。信号处理部分... 极紫外成像仪通过对于30.4nm的He+谐振散射分布进行成像,从而对地球等离子体层的冷等离子体分布进行研究。极紫外成像仪采用单光子成像技术,通过记录到达成像仪像平面的每个光子的位置,并经过时间积累达到总体成像的目的。信号处理部分是极紫外成像仪的核心部分,担负着对来自传感器探头的信号进行采集、分析、处理的重任。其基于DSP系统设计,以快速实时为设计要求,并配合模块化的软件程序完成成像工作。通过实验室仿真实验测试,极紫外成像仪信号处理系统工作稳定,符合系统设计要求。 展开更多

关键词 极紫外成像 单光子成像 数字信号处理

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基于光子计数激光雷达的自适应门控抑噪及三维重建算法 被引量：1

13

作者 陈松懋 苏秀琴 +4 位作者 郝伟 张振扬 汪书潮 朱文华 王杰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期91-102,共12页

光子计数激光雷达技术具有极高的探测灵敏度与时间分辨率,是极端条件下高精度目标信息获取的重要手段.由于该技术通过探测单光子级的回波能量实现对目标信息的三维重建,因此极易受噪声干扰,导致成像质量严重降低.基于高速电子门控的距... 光子计数激光雷达技术具有极高的探测灵敏度与时间分辨率,是极端条件下高精度目标信息获取的重要手段.由于该技术通过探测单光子级的回波能量实现对目标信息的三维重建,因此极易受噪声干扰,导致成像质量严重降低.基于高速电子门控的距离选通技术虽然可以有效抑制噪声,但存在参数设计依靠经验、目标检测区间窄等问题.本文提出一种在宽目标检测区间条件下的目标信息提取及三维重建方法,首先通过对三维回波信息的获取机理及其概率模型进行分析,获取目标信息分布范围并通过算法门控提取有效信息;再采用高效的图像重建算法进一步提升三维重建的质量,从而具有比基于纯硬件的去噪方法更强的抑噪能力.实验结果显示,在平均像素光子数仅为3.020,且信号噪声比仅为0.106的极端条件下,本文提出的目标信息提取方法可将信号噪声比提升19.330倍;再配合高效的图像重建算法,距离图像的重建信噪比相比于传统的互相关算法提升了33.520 d B,大幅提升了强噪声环境下高精度目标信息获取的能力. 展开更多

关键词 单光子成像 光子计数激光雷达 噪声抑制 图像重建

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极紫外成像仪实验室仿真实验 被引量：1

14

作者 程炳钧 王劲东 李磊 《科学技术与工程》 2010年第6期1347-1352,共6页

地球等离子体层中He+对太阳辐射中的30.4 nm波长的极紫外(EUV,extreme ultraviolet)辐射形成共振散射。由于等离子层中的He+的30.4 nm辐射近似满足光学薄假设,因而其强度反映了He+的柱密度。因此,对地球等离子体30.4 nm极紫外辐射成像... 地球等离子体层中He+对太阳辐射中的30.4 nm波长的极紫外(EUV,extreme ultraviolet)辐射形成共振散射。由于等离子层中的He+的30.4 nm辐射近似满足光学薄假设,因而其强度反映了He+的柱密度。因此,对地球等离子体30.4 nm极紫外辐射成像可以直接对地球等离子层进行探测,是研究地球空间磁层空间暴的触发机制和物理模型的重要手段,是进行精确磁暴预测、地球空间环境研究、空间天气预报、自然灾害预测等研究的重要途径。极紫外成像仪(EUVI)通过对30.4 nm的He+共振散射分布进行成像,实现对于地球等离子体层的冷等离子体分布进行研究的目的。首先对极紫外成像仪的工作原理以及成像机理进行了简要描述,对其成像过程进行了介绍。之后根据已研制完成的极紫外成像仪原理样机实验室仿真实验情况,对波形发生器仿真实验与实验室光源-探测器成像仿真实验两种实验方式的原理及实验结果进行了分析研究。根据实验结果,进一步验证了极紫外成像仪信号处理系统原理设计的可行性与正确性。同时,根据实验结果中出现的问题,也为对成像仪系统的进一步优化提供方向。 展开更多

关键词 极紫外成像 单光子成像 仿真成像

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30．4nm极紫外成像探测器的实验研究 被引量：14

15

作者 朱香平 赵宝升 +3 位作者 刘永安 缪震华 张兴华 邹玮 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1925-1929,共5页

报导了最新研制的30.4 nm极紫外成像探测器的实验研究结果。该探测器采用了楔条形阳极(WSA)、高增益V型级联微通道板组件、低噪声电子读出系统等先进技术,利用单光子计数成像技术在实验室成功获得了模拟图像。搭建了相应的实验系统,对... 报导了最新研制的30.4 nm极紫外成像探测器的实验研究结果。该探测器采用了楔条形阳极(WSA)、高增益V型级联微通道板组件、低噪声电子读出系统等先进技术,利用单光子计数成像技术在实验室成功获得了模拟图像。搭建了相应的实验系统,对探测器成像的线性度、空间分辨率、暗计数等性能进行了实验研究。结果表明,该探测器具有45 nm的有效面积,空间分辨率优于100μm,暗计数率低[0.4 count/(cm2.s)]、成像线性度好、结构简单等优点。 展开更多

关键词 探测器 紫外探测 30.4 nm极紫外 单光子计数成像 微通道板 楔条形阳极探测器

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紫外单光子成像系统增益特性研究 被引量：12

16

作者 张兴华 赵宝升 +3 位作者 刘永安 缪震华 朱香平 赵菲菲 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期1779-1784,共6页

介绍了基于微通道板和楔条形阳极的紫外单光子成像系统的组成和工作原理.利用该系统分别研究了两块和三块微通道板在不同电压下的暗计数特性.实验和拟合结果表明微通道板的暗计数脉冲幅度呈负指数型分布,暗计数率随电压升高而增大.通过... 介绍了基于微通道板和楔条形阳极的紫外单光子成像系统的组成和工作原理.利用该系统分别研究了两块和三块微通道板在不同电压下的暗计数特性.实验和拟合结果表明微通道板的暗计数脉冲幅度呈负指数型分布,暗计数率随电压升高而增大.通过测试不同电压下的脉冲幅度分布曲线,发现微通道板增益在较高电压下更加均匀.研究了两块微通道板情况下,微通道板电压和间距对系统分辨率的影响.结果表明,系统分辨率随微通道板电压增加而提高;另外,适当增加微通道板间距也可以提高系统分辨率. 展开更多

关键词 单光子计数成像 微通道板 楔条形阳极 分辨率

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超导纳米线延迟线单光子成像器件进展及应用 被引量：4

17

作者 孔令东 赵清源 +5 位作者 涂学凑 张蜡宝 贾小氢 康琳 陈健 吴培亨 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第10期17-27,共11页

单光子成像技术通过对每个光子携带的时空信息进行探测,实现对物体图像的重构。基于超导纳米线的单光子探测器具有高效率、低时间抖动、宽响应波段的优势,非常适合单光子成像场景的需求。超导纳米线延迟线单光子成像器件是一种新型的单... 单光子成像技术通过对每个光子携带的时空信息进行探测,实现对物体图像的重构。基于超导纳米线的单光子探测器具有高效率、低时间抖动、宽响应波段的优势,非常适合单光子成像场景的需求。超导纳米线延迟线单光子成像器件是一种新型的单光子成像器件,它利用超导纳米线特有的高动态电感构造低速微波传输线,通过对输出电脉冲进行时间逻辑分析,同步读取光子的到达时刻和空间位置。本文将介绍这种成像器件的设计原理、几何结构和读出方式。同时,介绍基于此成像器件在强背景噪声下的单光子成像实验,证明了通过高性能器件和重构算法的联合优化所实现的成像系统性能增强。 展开更多

关键词 成像系统 单光子成像 超导器件 单光子探测器 超导纳米线 光子计数成像 计算成像

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量子成像技术前沿进展与展望 被引量：1

18

作者 刘攀 宋新兵 +2 位作者 杨家之 吴清源 张安宁 《导航与控制》 2022年第1期1-12,40,共13页

量子成像技术作为一种物像分离、抗干扰能力强的成像技术,自1995年首次在实验上实现以来,现已得到深入的探索和广泛的应用。回顾了量子成像技术的起源及主要发展历程,综述了近8年纠缠光源和经典光源量子成像技术的主要进展,介绍了由光... 量子成像技术作为一种物像分离、抗干扰能力强的成像技术,自1995年首次在实验上实现以来,现已得到深入的探索和广泛的应用。回顾了量子成像技术的起源及主要发展历程,综述了近8年纠缠光源和经典光源量子成像技术的主要进展,介绍了由光场调制技术而衍生出的单像素成像、单光子扫描成像及非视域成像等量子成像发展趋势,概述了非光子粒子的量子成像这一量子成像新方案,并对量子成像技术的发展前景进行了展望。 展开更多

关键词 量子成像 鬼成像 关联成像 单像素成像 单光子扫描成像 非视域成像

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用于单光子压缩成像的抗噪重建网络的设计与训练

19

作者 祝志太 鄢秋荣 +2 位作者 熊乙宁 杨晟韬 方哲宇 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2022年第4期250-261,共12页

将光子计数技术与单像素成像结合的单光子压缩成像方法具有成本低、灵敏度高的特点,但该方法使用传统压缩重建算法时重建时间长。基于深度学习的压缩重建网络不仅实现了快速重建,而且可获得更好的重建质量。最近用于单像素成像的压缩重... 将光子计数技术与单像素成像结合的单光子压缩成像方法具有成本低、灵敏度高的特点,但该方法使用传统压缩重建算法时重建时间长。基于深度学习的压缩重建网络不仅实现了快速重建,而且可获得更好的重建质量。最近用于单像素成像的压缩重建网络主要基于光探测器工作在模拟方式,采用无噪声或带有加性高斯白噪声的系统仿真数据进行训练。对此,建立了单光子压缩成像系统噪声模型,提出了一种用于单光子压缩成像的抗噪声重建网络(RN)训练方法,使用含有泊松噪声的测量值仿真数据对神经网络进行训练,并搭建单光子压缩成像系统进行验证。实验结果表明,RN能明显提高各种已有压缩重建网络的图像重建质量。在此基础上,提出了一种用于单光子压缩成像的抗噪重建网络(RPN-net),该网络采用跨越式连接结构与阶段式训练方法,实验结果表明其重建性能优于现有的压缩重建网络。 展开更多

关键词 成像系统 压缩感知 光子计数技术 单光子压缩成像 深度学习 泊松噪声

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用于光子计数单像素成像的去块状采样网络

20

作者 熊乙宁 鄢秋荣 +2 位作者 祝志太 蔡源鹏 杨耀铭 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期184-193,共10页

将光子计数技术和单像素成像结合,能实现高灵敏、低成本的光子计数成像,但存在采样时间和重建时间长的问题。基于深度学习的压缩采样和重建网络,将去除偏置和激活函数的全连接层作为测量矩阵,通过从数据中学得高效的测量矩阵和避免传统... 将光子计数技术和单像素成像结合,能实现高灵敏、低成本的光子计数成像,但存在采样时间和重建时间长的问题。基于深度学习的压缩采样和重建网络,将去除偏置和激活函数的全连接层作为测量矩阵,通过从数据中学得高效的测量矩阵和避免传统迭代算法带来的巨大计算量,实现了更快、更高质量的图像重建。但利用全连接层进行高分辨图像的分块压缩感知时,重建图像会产生块状效应。针对该问题提出了重叠分块采样网络(Os_et)、嵌套采样网络(Ns_et)、卷积采样网络(Cs_et)等三种方法以取代全连接层采样。在重建网络的设计中,使用线性映射网络对图像进行重建,设计实验结果表明Cs_et的去块状化效果最好。将Cs_et二值化后应用于光子计数单像素成像系统,实验结果表明Cs_et除块状化明显优于传统算法TVAL3,且Cs_et在重建质量上也同样取得了较好的效果。 展开更多

关键词 分块压缩感知 块效应 光子计数技术 单光子压缩成像 深度学习

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