提高微光信號(hào)檢測(cè)靈敏度的新方法.pdf

1、微光信號(hào)檢測(cè)是指夜間和其它低光照度時(shí)目標(biāo)信息的獲取、轉(zhuǎn)換、增強(qiáng)、記錄和顯示，它使人眼視覺(jué)在空間、時(shí)域和頻域得到有效擴(kuò)展。微光信號(hào)檢測(cè)在軍事安全、科學(xué)研究以及工程技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。隨著科技的發(fā)展各種微光信號(hào)檢測(cè)器件都具有很高的靈敏度，但在光照極其微弱的條件下，它們依然具有檢測(cè)極限。所以如何進(jìn)一步突破照度極限提高微光檢測(cè)的靈敏度是一個(gè)永恒的主題。為此本文提出一種提高微光信號(hào)檢測(cè)靈敏度的新方法，該方法可以使一維和二維光電檢測(cè)系統(tǒng)的靈敏度得

2、到明顯提高，這為微光信號(hào)檢測(cè)增添了一種可行的手段，更為其它傳感器使用過(guò)程中分辨力與靈敏度的提高開(kāi)辟了一個(gè)新的途徑。
　　1．在對(duì)光電直接檢測(cè)系統(tǒng)中基本工作原理、噪聲來(lái)源、靈敏度以及閾值的分析的基礎(chǔ)上，建立光電直接檢測(cè)系統(tǒng)的黑箱理論分析模型，進(jìn)而將光電直接檢測(cè)系統(tǒng)視為類(lèi)似A/D轉(zhuǎn)換的量化系統(tǒng)。在此前提下，借鑒成形信號(hào)與過(guò)采樣技術(shù)，并嘗試將光學(xué)成形信號(hào)與過(guò)采樣技術(shù)相結(jié)合，以提高光電直接檢測(cè)系統(tǒng)的靈敏度。同時(shí)以一維微光信號(hào)檢測(cè)為例，在初

3、步理論分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　2．采用幀積累與成形信號(hào)技術(shù)，進(jìn)行提高二維微弱圖像信號(hào)的檢測(cè)靈敏度的理論研究及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。首先通過(guò)統(tǒng)計(jì)理論證明了用該方法可以得到微弱圖像信號(hào)的無(wú)偏估計(jì)，并采用Lindberg-Levy定理計(jì)算出用該方法可以將信噪比提高。通過(guò)對(duì)微弱投影的xs檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了這種方法的有效性。
　　3．對(duì)幀積累與成形信號(hào)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，克服其使用過(guò)程中因兩次幀積累所造成的成像速度慢操作復(fù)雜的缺

4、點(diǎn)。首先通過(guò)攝像頭前的LED產(chǎn)生鋸齒型光學(xué)成形信號(hào)，在鏡頭中發(fā)生漫散射后均勻分布在CCD上，使得該方法適用于遠(yuǎn)距離微弱成像；然后在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中采用最小二乘法去除光學(xué)成形信號(hào)的成分，獲得微弱圖像信號(hào)的最佳擬合矩陣，使所需幀數(shù)減少一半，成像速度提高一倍。
　　4．以Altera公司的DE2多媒體開(kāi)發(fā)平臺(tái)為核心設(shè)計(jì)基于FPGA的微弱圖像檢測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)以幀積累與光學(xué)成形信號(hào)技術(shù)為理論基礎(chǔ)，利用FPGA可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行并行處理的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了