基于SPAD阵列的共光路扫描三维成像

摘要：

基于单光子雪崩二极管(SPAD)阵列探测器的三维成像技术在工业和科学领域具有重要的应用前景.然而现有的SPAD阵列器件仍存在小阵列规模和低像素填充率所导致的低空间分辨率问题,为此基于SPAD阵列(32 pixel×32 pixel)和衍射光学元件(DOE)搭建收发共光路扫描三维成像实验系统.利用DOE将出射激光整形为激光点阵并与接收视场匹配可以提升激光能量利用效率,通过共光路扫描可以实现高分辨三维成像.利用基于滑动时间窗的噪声光子滤除算法和基于全变分正则化的图像重构算法对回波光子数据进行处理.实验结果表明,图像重构算法可以获取10 m外目标64 pixel×64 pixel的三维图像,且在平均每像素0.86个信号光子的条件下实现清晰成像,成像结果的平均绝对误差为0.016 m.

关键词：成像系统、三维成像、光子计数、飞行时间、共光路扫描、正则化方法

所属期刊栏目：58

分类号：TN29(光电子技术、激光技术)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2021-07-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：289-298