【技术实现步骤摘要】
一种单光子压缩视频的传输装置及方法
本专利技术涉及微弱光视频通信领域,特别涉及微弱光通信领域中一种单光子压缩视频的传输装置及方法。
技术介绍
单光子成像是通过对单个光子进行探测和计数,实现极微弱光成像的方法,已被广泛应用于生物医学成像、夜视、激光雷达和天文光谱等领域。为了实现高灵敏度探测成像,已经开发了增强型CCD(ICCD),电子倍增CCD(EM-CCD),APD阵列等几种具有空间分辨的探测器。在光子计数模式下工作的ICCD和EM-CCD需要非常高的帧率和非常低的电路噪声,所以需要深度制冷和非常高的成本。由于制造困难和性能不稳定,目前APD阵列的分辨率仍然较低。另一种高分辨率成像方法是利用点探测器,如工作在盖格模式下的雪崩光电二极管(APD),单光子灵敏光电倍增管(PMT),或小APD阵列进行扫描成像,但由于光子收集效率低,成像时间非常长。基于压缩感知(CS)理论的单像素成像为以上问题提供了一种新的解决方案。在单像素成像方案中,目标成像在数字微镜器件(DMD)上,经DMD调制后聚焦在单点探测器。利用单点探测器探测到的一系列光强值和加载到DMD中的测量矩阵可重建二维图像。由于采用了CS采样理论,可以显着减少测量次数,缩短成像时间。2012年,俞文凯等人在单像素成像的基础上,提出了探测器采用单光子探测器的单光子压缩成像方案。并从理论和实验上证明了该方案与传统的多像素成像方案相比,具有更高的灵敏度。视频时间连续的静态图像的序列,与单一的图像相比,能对客观事物进行更为形象、生动、实时的描述,因此已被广泛应用。视频传输的一般方法是在发送端采集下多幅图像后,利用软件 ...
【技术保护点】
1.一种单光子压缩视频的传输装置,包括发送端和接收端,所述发送端(1)和接收端(2)通过光纤(3)进行通信,其特征在于:所述发送端(1)包括成像镜头(101)、成像透镜(102)、调制器(103)、DMD控制器(104)、DMD(105)、第一聚焦透镜(106),所述的发送端(1)物体成像光路上依次设置成像镜头(101)、成像透镜(102)和DMD(103),所述第一聚焦透镜(106)设置在所述DMD(103)的反射光路上;所述调制器(103)与DMD控制器(104)相连,将产生的随机测量矩阵输出至DMD控制器,所述的DMD控制器与DMD相连;所述调制器(103)包括依次连接的DMD翻转控制信号产生器(1031)、SDRAM(1034),矩阵加载模块(1032)、SDRAM(1034),所述矩阵加载模块(1032)与矩阵生成模块(1033)连接,所述矩阵加载模块(1032)输出随机测量矩阵;所述接收端包括依次设置的第二聚焦透镜(201)、单光子探测器(202)、解调器(203)和PC(204);所述解调器(203)包括脉冲展宽模块(2031)、帧头识别模块(2032)、门控信号产生模块 ...
【技术特征摘要】
1.一种单光子压缩视频的传输装置,包括发送端和接收端,所述发送端(1)和接收端(2)通过光纤(3)进行通信,其特征在于:所述发送端(1)包括成像镜头(101)、成像透镜(102)、调制器(103)、DMD控制器(104)、DMD(105)、第一聚焦透镜(106),所述的发送端(1)物体成像光路上依次设置成像镜头(101)、成像透镜(102)和DMD(103),所述第一聚焦透镜(106)设置在所述DMD(103)的反射光路上;所述调制器(103)与DMD控制器(104)相连,将产生的随机测量矩阵输出至DMD控制器,所述的DMD控制器与DMD相连;所述调制器(103)包括依次连接的DMD翻转控制信号产生器(1031)、SDRAM(1034),矩阵加载模块(1032)、SDRAM(1034),所述矩阵加载模块(1032)与矩阵生成模块(1033)连接,所述矩阵加载模块(1032)输出随机测量矩阵;所述接收端包括依次设置的第二聚焦透镜(201)、单光子探测器(202)、解调器(203)和PC(204);所述解调器(203)包括脉冲展宽模块(2031)、帧头识别模块(2032)、门控信号产生模块(2033)、门控光子计数模块(2034)、矩阵生成模块(2035)、第一USB接口通信模块(2036)和第二USB接口通信模块(2037);所述脉冲展宽模块(2031)的输入信号为单光子探测器(202)输出的单光子脉冲信号;所述脉冲展宽模块分别与帧头识别模块(2032)、门控光子计数模块(2034)相连,所述帧头识别模块(2032)与门控信号产生模块(2033)相连,所述门控信号产生模块(2033)与门控光子计数模块(2034)相连,所述门控光子计数模块(2034)与第一USB接口通信模块(2036)相连,第一USB接口通信模块(2036)与PC(204)相连,所述矩阵生成模块(2035)与第二USB接口通信模块(2037)相连,所述第二USB接口通信模块(2037)与PC(204)相连。2.根据权利要求1所述单光子压缩视频的传输装置,其特征在于:所述帧头识别模块(2032)包括脉冲包络提取模块(20321)、方波宽度测量模块(20322)、第一阈值寄存器(20323)、第二阈值寄存器(20324)、方波宽度比较器(20325);所述脉冲包络提取模块(20321)与方波宽度测量模块(20322)相连;方波宽度测量模块(20322)、第一阈值寄存器(20323)、第二阈值寄存器(20324)分别与方波宽度比较器(20325)相连。3.一种单光子压缩视频传输的方法,其特征在于,包括以下步骤:1)设置矩阵生成参数、采样参数,生成测量矩阵:设置发送端(1)与接收端(2)中矩阵生成模块的矩阵生成参数,所述矩阵生成参数包括但不限于矩阵大小P*Q,测量矩阵类型,采样次数m,采样频率f;发送端(1)生成的测量矩阵将存储到SDRAM中;接收端生成的测量矩阵将通过第二USB接口通信模块(2037)发送到PC(204)端;2)成像物体经成像镜头(101)、成像透镜(102)成像在DMD(105)镜面上;3)对DMD(105)镜面上的图像进行调制;3.1)检测Start信号的上升沿,检测成功则进行下一步,否则等待;3.2)调制器(103)的DMD翻转控制信号(1031)产生器输出一组DMD翻转控制信号,所述的一组DMD翻转控制信号为等间隔脉冲信号,调制信号的频率等于预设的采样频率,...
【专利技术属性】
技术研发人员:鄢秋荣,廖金荣,王慧,李冰,袁成龙,
申请(专利权)人:南昌大学,
类型:发明
国别省市:江西,36
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