一种单光子成像方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种单光子成像方法和系统，方法包括：主控制器接收外部输入的图像采集指令，生成激光触发信号发送给光纤激光器；光纤激光器根据激光触发信号发出激光脉冲经光学处理后向目标场景发射；计时电子系统开启记录激光脉冲的个数，生成第一数量，并向扫描镜伺服驱动器发送TTL脉冲；望远镜收集反射光脉冲后经过光学处理后到达SPAD探测器；计时电子系统判断第一数量等于第一预设数量时，触发扫描镜根据预设位置数据改变位置，并对SPAD探测器接收到的反射光脉冲进行时间标记，生成第一像素数据发送给主控制器；当主控制器判断扫描镜完成所有位置的改变后，根据得到的数据进行深度图像重构，得到目标场景的深度图像数据。

【技术实现步骤摘要】
一种单光子成像方法和系统
本专利技术涉数据处理领域，尤其涉及一种单光子成像方法和系统。
技术介绍
近年来，人们对单光子计数激光雷达用于多种遥感应用的远程三维成像越来越感兴趣。其中一个原因是最近盖革模式(Geiger-Mode，GM)阵列的出现，这种阵列能够以单光子灵敏度和皮秒分辨率提供全帧数据采集。该技术还在空中监视中得到了应用，在空中监视中，通过湍流进行远程目标识别是一项工程挑战。具体而言，人们正集中精力开发广泛的应用，如宽视场机载监视和远程目标识别和识别传感器。尽管每种应用都有影响设计和组件选择的特定要求，但显然需要能够提供远距离三维高分辨率成像并具有夜间成像能力的系统。使用低功率激光源意味着单光子探测将具有更高的隐蔽性，并且不太可能超过眼睛安全阈值。诸如使用主动成像的机载监视等应用对系统重量、尺寸和体积施加了限制，并且需要低功率激光源和高灵敏度光学检测。单光子激光成像技术是有潜力满足这些挑战性要求的候选技术。单光子检测的定时分辨率不受电压脉冲的持续时间或上升时间的限制，而是由检测器上升时间的变化或定时抖动决定。因此，单光子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单光子成像方法，其特征在于，所述方法包括：主控制器接收外部输入的图像采集指令，生成激光触发信号，并发送给光纤激光器；/n所述光纤激光器根据所述激光触发信号以第一预设频率发出激光脉冲，所述激光脉冲经过准直处理、扩束处理和光路改变处理后生成第一激光脉冲，向目标场景发射；数字延迟脉冲发生器根据所述激光触发信号启动扫描仪现场可编程门阵列FPGA，所述FPGA记录所述激光脉冲的个数，生成第一数量，并向扫描镜伺服驱动器发送TTL脉冲；/n所述目标场景对所述第一激光脉冲进行反射，得到反射光脉冲；所述反射光脉冲经望远镜进行收集，并经过光路改变系统进行光路改变处理后引导至单光子雪崩二极管SPAD探测器；...

【技术特征摘要】
1.一种单光子成像方法，其特征在于，所述方法包括：主控制器接收外部输入的图像采集指令，生成激光触发信号，并发送给光纤激光器；
所述光纤激光器根据所述激光触发信号以第一预设频率发出激光脉冲，所述激光脉冲经过准直处理、扩束处理和光路改变处理后生成第一激光脉冲，向目标场景发射；数字延迟脉冲发生器根据所述激光触发信号启动扫描仪现场可编程门阵列FPGA，所述FPGA记录所述激光脉冲的个数，生成第一数量，并向扫描镜伺服驱动器发送TTL脉冲；
所述目标场景对所述第一激光脉冲进行反射，得到反射光脉冲；所述反射光脉冲经望远镜进行收集，并经过光路改变系统进行光路改变处理后引导至单光子雪崩二极管SPAD探测器；
FPGA判断所述第一数量等于第一预设数量时，触发扫描镜根据预设位置数据改变位置，并将所述TTL脉冲释放给时间间隔分析仪；
所述时间间隔分析仪根据所述TTL脉冲获取时间标签，对所述SPAD探测器接收到的反射光脉冲进行时间标记，生成光子数据；并对第二预设时长内接收到的所述发射光脉冲的个数进行记录，生成第二数量；
所述SPAD根据所述光子数据和所述第二数量生成第一像素数据，并将所述第一像素数据发送给所述主控制器；
当所述主控制器根据所述预设位置数据判断所述扫描镜完成所有位置的改变后，根据多个所述第一像素数据、所述预设位置数据进行深度图像重构，得到所述目标场景的深度图像数据。


2.根据权利要求1所述单光子成像方法，其特征在于，所述激光脉冲经过准直处理、扩束处理和光路改变处理后生成第一激光脉冲具体包括：
所述激光脉冲经过光纤传输至准直器进行准直处理，得到准直激光脉冲；
所述扩束器对所述准直激光脉冲进行扩束处理，得到扩束激光脉冲；
所述扩束激光脉冲经过光路改变处理系统进行光路改变处理，得到所述第一激光脉冲。


3.根据权利要求2所述单光子成像方法，其特征在于，所述扩束激光脉冲经过光路改变处理系统进行光路改变处理，得到所述第一激光脉冲具体包括：
所述扩束激光脉冲由第一反射镜面进行反射后通过环形反射镜的小孔投射第一扫描镜；
经过所述第一扫描镜反射后的所述扩束激光脉冲通过中继透镜组投射到第二扫描镜；
经过所述第二扫描镜进行反射后的所述扩束激光脉冲投射到第二反射镜面；
经过第二反射镜面反射后的所述扩束激光脉冲通过目镜进行校准处理后透过望远镜，生成第一激光束。


4.根据权利要求1所述单光子成像方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述主控制器根据预设电流数据对所述光纤激光器的电流驱动器进行调节，从而调节光纤激光器的输出功率。


5.根据权利要求1所述单光子成像方法，其特征在于，所述激光脉冲的持续时间为第一预设时长。


6.根据权利要求5所述单光子成像方法，其特征在于，所述第一预设时长为800ps。


7.根据权利要求1所述单光子成像方法，其特征在于，所述第一预设频率为125千赫。


8.根据权利要求1所述单光子成像方法，其特征在于，所述反射光脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱翔，
申请(专利权)人：北京深测科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11