【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光子探测领域，具体而言，涉及一种亚像素成像方法、装置、成像设备、探测器及存储介质。
技术介绍
1、随着科学技术的发展，弱光探测技术在各领域被广泛应用，光电二极管、单光子探测、光电倍增管、图像传感器等光子计数器件发展迅速。除了对探测效率、灵敏度等指标提出更高的要求外，pet等医疗成像领域对光子计数器的成像分辨率即位置探测精度提出了更高的需求。
2、硅光电倍增器(silicon photomultiplier，以下简称sipm)是一种弱光探测图像传感器件，由工作在盖革模式下的雪崩二极管阵列组成，具有增益高、灵敏度高、偏置电压低、对磁场不敏感、结构紧凑等特点。最近几年来发展迅速，被广泛认为是未来极微弱光探测器的发展方向。在某些已知技术中，每个sipm由大量的微元组成，每一个微元由一个雪崩二极管(apd)和一个淬灭电阻串联而成，每一个淬灭电阻阻值相同。当外界有光子入射时，相应的微元会产生电脉冲，叠加后通过一个读出电路进行输出。因此在具体的成像应用场景中，通常只能计算出整颗sipm所接收到的光子数量，以单颗sipm整个感光面积区域作为最小的感应单元(也可以称之为像素)用于成像，无法获取更精确的位置信息。
3、在正电子发射断层成像(positron emission tomography，简称pet)、夜视仪以及自动驾驶等高级成像应用中，对成像分辨率的需求愈加高。而继续减小光电倍增器件的物理尺寸会大大提高后端读出电路的复杂程度，极大程度上提高成本。因此有必要提出一种基于现有光电器件物理尺寸，能够实现更高精度
4、
技术介绍
描述的内容仅为了便于了解本领域的相关技术，不视作对现有技术的承认。
技术实现思路
1、因此，本申请意图提供亚像素成像方法、装置、成像设备、光子探测器及相关的电子设备和存储介质，其能够解决现有技术中存在的至少一个问题。
2、在第一方面，提供一种亚像素成像方法，其包括：利用具有被编码的多个微元的光子探测器接收入射光子，从而由接收入射光子的相应微元产生脉冲信号，其中，多个微元基于对应脉冲信号的至少一个特征被编码，每个编码对应一个或多个微元，不同编码对应的微元不重合；读出所产生的脉冲信号，其中，若给定光子入射到不同编码的微元时，读出的脉冲信号的特征不同；根据读出的脉冲信号的特征，确定接收入射光子的相应微元的编码。
3、在本专利技术实施例中，当给定光子入射到不同的编码微元时，所能读出的脉冲信号特征不同。
4、在本专利技术实施例中，给定光子入射到不同的微元可以涵盖以下多种情形中至少一种：单光子入射到不同的微元或多个光子入射到各个不同的微元。本专利技术实施例特别适合于在探测时间窗口短或者入射光子量大的情形下，具有大量微元或微元编码的光子探测器能够以快速响应的方式确定接收入射光子的微元编码，并进而能够以高度的响应性获取更高精度的亚像素级的成像
5、在本专利技术实施例中，所读取的脉冲信号(特征)不同可以涵盖如下多种情形中的至少一种：各个微元产生的脉冲信号的个体特征(比如，脉冲幅值和/或脉冲形状)不同、各个微元产生的脉冲信号的自身特征相同但以不同方式读出以使得读出的脉冲信号的个体特征(比如，脉冲幅值和/或脉冲形状)和/或组合特征(比如，脉冲数量)不同、各个微元产生的脉冲信号的自身特征不同且以不同方式读出以使得读出的电脉冲信号的个体特征(比如，脉冲幅值和/或脉冲形状)和/或组合特征(比如，脉冲数量)不同。
6、优选地，多个微元可以是基于脉冲信号的至少一个特征被编码，从而若给定光子入射到不同编码的微元时，读出的脉冲信号的特征不同。优选地，多个微元可以是脉冲产生函数的不同系数被编码，来实现给定光子入射到不同编码的微元时，读出的脉冲信号的特征不同。
7、具体地，每个微元配置有用于产生脉冲信号的脉冲产生函数，其中，被编码的多个微元基于脉冲产生函数的至少一个系数被编码。
8、可选地，用于编码的脉冲产生函数的系数包括脉冲产生函数的衰减时间常数、放大倍数、延迟时间和起始台阶中的至少一个。
9、可选地，被编码的多个微元构造成编码微元阵列，编码微元阵列具有基于脉冲产生函数的系数进行编码的编码序列。
10、可选地，根据读出的脉冲信号的特征，确定接收入射光子的相应微元的编码，包括：利用读出的脉冲信号的特征，基于编码序列针对用于编码的系数进行解码以确定接收入射光子的相应微元的实际编码值。
11、可选地，编码序列具有等差数列、等比数列、全质数、随机数中任一种的编码规律。
12、可选地，被编码的多个微元构造成编码微元阵列，编码微元阵列具有基于脉冲产生函数的第一系数进行编码的第一编码序列和基于脉冲产生函数的第二系数进行编码的第二编码序列，第二系数不同于第一系数。
13、可选地，根据读出的脉冲信号的特征，确定接收入射光子的相应微元的编码，包括：利用读出的脉冲信号的特征，基于第一编码序列针对第一系数进行解码以确定接收入射光子的相应微元的第一潜在编码值；利用读出的脉冲信号的特征，基于第二编码序列针对第一系数进行解码以确定接收入射光子的相应微元的第二潜在编码值；基于第一和第二潜在编码值，确定接收入射光子的相应微元的实际编码值。
14、可选地，基于第一和第二潜在编码值，确定接收入射光子的相应微元的实际编码值，包括：由第一和第二潜在编码值的交集确定接收入射光子的相应微元的实际编码值。
15、可选地，第一和第二编码序列具有等差数列、等比数列、全质数、随机数中任一种的编码规律。
16、可选地，第一系数为衰减时间常数，第二系数为放大倍数。
17、可选地，第一系数为衰减时间常数，第二系数为延迟时间。
18、可选地，第一系数为衰减时间常数，第二系数为起始台阶。
19、可选地，第一系数为放大倍数，第二系数为延迟时间。
20、可选地，第一系数为放大倍数，第二系数为起始台阶；或者，第一系数为延迟时间，第二系数为起始台阶。
21、可选地，被编码的多个微元构造成编码微元阵列，编码微元阵列具有基于脉冲产生函数的第一系数进行编码的第一编码序列、基于脉冲产生函数的第二系数进行编码的第二编码序列和基于脉冲产生函数的第三系数进行编码的第三编码序列，第三系数不同于第一和第二系数。
22、可选地，根据读出的脉冲信号的特征，确定接收入射光子的相应微元的编码，包括：利用读出的脉冲信号的特征，基于第一编码序列针对第一系数进行解码以确定接收入射光子的相应微元的第一潜在编码值；利用读出的脉冲信号的特征，基于第二编码序列针对第一系数进行解码以确定接收入射光子的相应微元的第二潜在编码值；利用读出的脉冲信号的特征，基于第三编码序列针对第一系数进行解码以确定接收入射光子的相应微元的第三潜在编码值；基于第一、第二和第三潜在编码值，确定接收入射光子的相应微元的实际编码值。
23、可选地，基于第一、第二和第本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种亚像素成像方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的亚像素成像方法，其特征在于，每个微元配置有用于产生脉冲信号的脉冲产生函数，其中，所述被编码的多个微元基于所述脉冲产生函数的至少一个系数被编码。
3.根据权利要求2所述的亚像素成像方法，其特征在于，用于编码的脉冲产生函数的系数包括脉冲产生函数的衰减时间常数、放大倍数、延迟时间和起始台阶中的至少一个。
4.根据权利要求2或3所述的亚像素成像方法，其特征在于，所述多个微元构造成编码微元阵列，所述编码微元阵列具有基于脉冲产生函数的系数进行编码的编码序列，
5.根据权利要求4所述的亚像素成像方法，其特征在于，所述编码序列具有等差数列、等比数列、全质数、随机数中任一种的编码规律。
6.根据权利要求2或3所述的亚像素成像方法，其特征在于，所述多个微元构造成编码微元阵列，所述编码微元阵列具有基于脉冲产生函数的第一系数进行编码的第一编码序列和基于脉冲产生函数的第二系数进行编码的第二编码序列，所述第二系数不同于第一系数；
7.根据权利要求6所述的亚像素成像方法，
8.根据权利要求6所述的亚像素成像方法，其特征在于，所述第一和第二编码序列具有等差数列、等比数列、全质数、随机数中任一种的编码规律。
9.根据权利要求6所述的亚像素成像方法，其特征在于，所述第一系数为衰减时间常数，所述第二系数为放大倍数；或者，所述第一系数为衰减时间常数，所述第二系数为延迟时间；或者，所述第一系数为衰减时间常数，所述第二系数为起始台阶；或者，所述第一系数为放大倍数，所述第二系数为延迟时间；或者，所述第一系数为放大倍数，所述第二系数为起始台阶；或者，所述第一系数为延迟时间，所述第二系数为起始台阶。
10.根据权利要求或2或3所述的亚像素成像方法，其特征在于，所述多个微元构造成编码微元阵列，所述编码微元阵列具有基于脉冲产生函数的第一系数进行编码的第一编码序列、基于脉冲产生函数的第二系数进行编码的第二编码序列和基于脉冲产生函数的第三系数进行编码的第三编码序列，所述第三系数不同于所述第一和第二系数；
11.根据权利要求10所述的亚像素成像方法，其特征在于，基于所述第一、第二和第三潜在编码值，确定接收所述入射光子的相应微元的实际编码值，包括：
12.根据权利要求10所述的亚像素成像方法，其特征在于，所述第一、第二和第三编码序列具有等差数列、等比数列、全质数、随机数中任意种的编码规律。
13.根据权利要求10所述的亚像素成像方法，其特征在于，所述第一系数为衰减时间常数，所述第二系数为起始台阶，所述第三系数为延迟时间。
14.根据权利要求2或3所述的亚像素成像方法，其特征在于，每个微元包括光子感应模块和脉冲信号产生模块，利用所述光子感应模块接收入射光子，利用所述脉冲信号产生模块基于脉冲产生函数产生脉冲信号。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的亚像素成像方法，其特征在于，读出所产生的脉冲信号，包括：
16.根据权利要求2或3所述的亚像素成像方法，其特征在于，读出所产生的脉冲信号，包括：
17.根据权利要求16所述的亚像素成像方法，其特征在于，在相同编码的微元与对应的读出模块之间设置放大器和/或延迟器，被编码的所述至少一个系数包括放大倍数和/或延迟时间。
18.根据权利要求1至3中任一项所述的亚像素成像方法，其特征在于，还包括：
19.根据权利要求1至3中任一项所述的亚像素成像方法，其特征在于，还包括：
20.根据权利要求1至3中任一项所述的亚像素成像方法，其特征在于，在接收入射光子之前，所述方法还包括：
21.根据权利要求3所述的亚像素成像方法，其特征在于，所述脉冲产生函数通过下式表示：
22.一种亚像素成像装置，其特征在于，包括：
23.根据权利要求22所述的亚像素成像装置，其特征在于，每个微元配置有用于产生脉冲信号的脉冲产生函数，其中，被编码的所述多个微元基于所述脉冲产生函数的至少一个系数被编码。
24.根据权利要求23所述的亚像素成像装置，其特征在于，所述多个微元为编码微元阵列，所述编码微元阵列具有基于脉冲产生函数的系数进行编码的编码序列；
25.根据权利要求23所述的亚像素成像装置，其特征在于，所述多个微元为编码微元阵列，所述编码微元阵列具有基于脉冲产生函数的第一系数进行编码的第一编码序列和基于脉冲产生函数的第二系数进行编码的第二...
【技术特征摘要】
1.一种亚像素成像方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的亚像素成像方法，其特征在于，每个微元配置有用于产生脉冲信号的脉冲产生函数，其中，所述被编码的多个微元基于所述脉冲产生函数的至少一个系数被编码。
3.根据权利要求2所述的亚像素成像方法，其特征在于，用于编码的脉冲产生函数的系数包括脉冲产生函数的衰减时间常数、放大倍数、延迟时间和起始台阶中的至少一个。
4.根据权利要求2或3所述的亚像素成像方法，其特征在于，所述多个微元构造成编码微元阵列，所述编码微元阵列具有基于脉冲产生函数的系数进行编码的编码序列，
5.根据权利要求4所述的亚像素成像方法，其特征在于，所述编码序列具有等差数列、等比数列、全质数、随机数中任一种的编码规律。
6.根据权利要求2或3所述的亚像素成像方法，其特征在于，所述多个微元构造成编码微元阵列，所述编码微元阵列具有基于脉冲产生函数的第一系数进行编码的第一编码序列和基于脉冲产生函数的第二系数进行编码的第二编码序列，所述第二系数不同于第一系数；
7.根据权利要求6所述的亚像素成像方法，其特征在于，基于所述第一和第二潜在编码值，确定接收所述入射光子的相应微元的实际编码值，包括：
8.根据权利要求6所述的亚像素成像方法，其特征在于，所述第一和第二编码序列具有等差数列、等比数列、全质数、随机数中任一种的编码规律。
9.根据权利要求6所述的亚像素成像方法，其特征在于，所述第一系数为衰减时间常数，所述第二系数为放大倍数；或者，所述第一系数为衰减时间常数，所述第二系数为延迟时间；或者，所述第一系数为衰减时间常数，所述第二系数为起始台阶；或者，所述第一系数为放大倍数，所述第二系数为延迟时间；或者，所述第一系数为放大倍数，所述第二系数为起始台阶；或者，所述第一系数为延迟时间，所述第二系数为起始台阶。
10.根据权利要求或2或3所述的亚像素成像方法，其特征在于，所述多个微元构造成编码微元阵列，所述编码微元阵列具有基于脉冲产生函数的第一系数进行编码的第一编码序列、基于脉冲产生函数的第二系数进行编码的第二编码序列和基于脉冲产生函数的第三系数进行编码的第三编码序列，所述第三系数不同于所述第一和第二系数；
11.根据权利要求10所述的亚像素成像方法，其特征在于，基于所述第一、第二和第三潜在编码值，确定接收所述入射光子的相应微元的实际编码值，包括：
12.根据权利要求10所述的亚像素成像方法，其特征在于，所述第一、第二和第三编码序列具有等差数列、等比数列、全质数、随机数中任意种的编码规律。
13.根据权利要求10所述的亚像素成像方法，其特征在于，所述第一系数为衰减时间常数，所述第二系数为起始台阶，所述第三系数为延迟时间。
14.根据权利要求2或3所述的亚像素成像方法，其特征在于，每个微元包括光子感应模块和脉冲信号产生模块，利用所述光子感应模块接收入射光子，利用所述脉冲信号产生模块基于脉冲产生函数产生脉冲信号。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的亚像素成像方法，其特征在于，读出所产生的脉冲信号，包括：
16.根据权利要求2或3所述的亚像素成像方法，其特征在于，读出所产生的脉冲信号，包括：
17.根据权利要求16所述的亚像素成像方法，其特征在于，在相同编码的微元与对应的读出模块之间设置放大器和/或延迟器，被编码的所述至少一个系数包括放大倍数和/或延迟时间。
18.根据权利要求1至3中任一项所述的亚像素成像方法，其特征在于，还包括：
19.根据权利要求1至3中任一项所述的亚像素成像方法，其特征在于，还包括：
20.根据权利要求1至3中任一项所述的亚像素成像方法，其特征在于，在接收入射光子之前，所述方法还包括：
21.根据权利要求3所述的亚像素成像方法，其特征在于，所述脉冲产生函数通过下式表示：
22.一种亚像素成像装置，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘雨晴，谢子茁，邱奥，谢庆国，肖鹏，华越轩，
申请(专利权)人：苏州瑞派宁科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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