基于像素暗噪声估计的EBAPS图像自适应小波阈值降噪

电子轰击有源像素传感器(EBAPS)是一种真空-固体混合的高性能微光视频成像器件,国产EBAPS尚处于研究初期,其成像环节会引入各种噪声,而经典常见的降噪算法大多针对高斯噪声,且需要已知噪声方差水平,因此需要研究特定的图像降噪算法。首先,分析EBAPS的噪声特性,包含与信号强度无关的高斯噪声、随信号强度变化的泊松噪声,以及固定噪声。然后,利用EBAPS的暗像素结构特性,提出一种单帧图像的噪声强度估计方法。最后,根据估计出的噪声强度对传统的小波阈值降噪进行改进,根据单帧图像的噪声强度分布提出一种自适应可变阈值。实验结果表明,所提出的方法有效降低了EBAPS图像的随机噪声。

热像仪暗角补偿研究

针对热像仪普遍存在的暗角噪声进行了分析,提出了一种基于参考辐射源进行暗角噪声补偿的方法。探讨了传统非均匀性校正方法对暗角噪声进行补偿的优劣性,并提出了一种改进的神经网络校正算法。基于Retinex理论提出了一种基于单帧图像快速去除暗角噪声的方法,实验结果表明,该算法可以有效去除暗角噪声。

SiPM耦合塑料闪烁体探测器放大电路设计

为了解决硅光电倍增器(Silicon Photomultiplier,SiPM)受环境噪声影响大的问题,设计了一款SiPM耦合塑料闪烁体探测器的信号放大电路。以AD8014放大芯片和CR电路构成负反馈选通放大电路,并且与OPA657跨阻式放大电路进行对比。该款电路以RC滤波输入部分和集成运算放大器构成信号放大电路,具有快上升时间及低输入噪声;以CR高通滤波电路作为比较器信号输入能够有效防止信号反射。实验结果表明:该信号放大电路能够有效滤除环境噪声,并且具备快上升时间。将该电路与塑料闪烁体探测器耦合,在室温下对^(137)Cs源进行暗噪声水平和输出信号一致性测量,其输出脉冲上升时间小于12 ns,暗噪声水平低于30 mV,优于跨阻式放大电路。

极紫外波段微通道板光子计数探测器

研究了一种极紫外波段微通道板(MCP)光子计数探测器,用于探测地球等离子体层中极微弱的30.4 nm辐射。通过改变电压、温度等参数对比了该微通道板光子计数探测器的暗噪声和分辨率的变化。结果表明:微通道板探测器的暗噪声主要来源于残余气体离子反馈和热噪声,因此要降低探测器暗噪声,应对微通道进行彻底的预处理除气,并尽量避免探测器在高温状态下工作,常温下经过预处理的微通道板光子探测系统的暗计数率仅为0.34 count/(s.cm2)。系统的分辨率主要受电压和计数率的影响,受温度影响不明显。由于不同的微通道板有不同的耐压范围,过小或过大的电压或计数率都会造成系统分辨率的降低。

星载紫外环形光谱仪科学数据处理的设计与实现

为将环形光谱仪下传的原始数据快速转换为待反演的亮度数据,建立了紫外环形光谱仪科学数据处理系统。采用文档-视图的数据流架构,保证数据流之间的无干扰处理;采用暗像元均值对探测器噪声进行校正;采用比例法将像元响应换算为标准积分时间和增益条件下的响应值;采用无须通道光谱响应函数满足高斯函数的光谱积分法将像元响应换算为亮度,并提供指定区域的相对标准偏差统计作为图像转换正确性的快速判据。实验结果表明:系统在测试环境中用352s时间内流畅处理了环形光谱仪在987s内产生的2.19GB图像数据,生成4.96GB亮度数据,亮度换算后精度为10^(-7)lm。系统为卫星运控中心与用户之间提供了快速、准确的数据接口链路,保证了数据反演的准确性和实效性。

线阵CCD紫外光谱仪的波长定标研究

波长定标的精度是衡量光谱仪的重要指标之一。鉴于其重要性,研究了线阵电荷耦合器件(Charge-Coupled Device,CCD)紫外光谱仪的波长定标,并完整地给出了一种波长定标方法(包括噪声扣除、谱峰定位和波长拟合三部分)。针对暗噪声影响光谱信号的问题,提出了一种利用非曝光像元扣除暗噪声的方法;针对谱峰漂移的问题,提出了一种基于权重窄窗差分的谱峰定位方法;针对单一光源特征谱线数量不足的问题,提出了一种多波段波长拟合方法。实验结果表明,本文方法的波长定标精度在0.6nm之内,关键波长点上的定标精度在0.01 nm之内,具有定标精度高、复杂度低等优点,因此可用于紫外光谱仪的波长定标。

光电倍增管的性能研究

随着科学家们对宇宙线研究的深入,用于探测宇宙线的各种实验仪器的性能研究与优化也成为一个重要的方面。电磁粒子探测器(ED)作为一种高精度实验器材,主要是用于探测空气簇射前锋面上的次级电磁粒子,并记录粒子密度和到达时间等信息。单元ED主要是由光电倍增管(PMT)、塑料闪烁体、波长位移光纤等组成,而光电倍增管作为其中精密敏感,结构复杂的部件,因此其是单元ED中性能优化最重要的部件之一。本文运用实验器材对CR284型光电倍增管的绝对增益、高压响应曲线、暗噪声计数率以及线性度进行了测试和分析。

硅光电倍增管低温性能应用与研究

硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier)是二十世纪末发明的用于光探测领域的光电探测器件,由工作在盖革模式的雪崩二极管阵列组成。近年来,SiPM以其出色的单光子计数能力被广泛应用于高能物理领域。SiPM具有温度敏感性,低温可有效压制其暗计数,且相比于传统的光电倍增管(Photomultiplier, PMT),SiPM可以由低压供电并在低温环境运行。本文从SiPM工作原理出发,介绍了SiPM在大型实验中的低温应用,并自主搭建降温系统,研究了SiPM温度特性,改变环境温度,实时测量记录SiPM的击穿电压和暗计数率。实验表明,当温度下降时,击穿电压和暗计数率也随之下降。

ArF准分子激光单脉冲能量暗场噪声相消探测方法

193 nm ArF准分子激光光刻技术作为当前主流的光刻技术,可实现特征尺寸小于等于90 nm的集成电路制作工艺。光场均匀性及脉冲能量的准确性是实现高质量光刻的重要指标,提出了基于暗场噪声相消提高单脉冲能量测量精度的方法,通过对探测头获取的激光脉冲能量数据和暗场下探测头的脉冲能量数据进行暗场相消,获得真实激光能量。设计了暗场噪声相消控制电路,通过同步控制时序,有效去掉能量脉冲积分信号结果中所携带的噪声积分部分,从而实现对脉冲激光能量测量精度的提高。

一种高灵敏度制冷型科学级CCD相机的设计

介绍了一种高灵敏度制冷型科学级CCD相机的设计方法。相机利用FPGA芯片实现时序驱动、相机控制及传输数据;设计了相关双采样电路来降低相机的复位噪声;数据由以太网接口芯片W5300通过TCP/IP协议发送到图像采集软件显示和处理。相机采用半导体制冷器结合水冷的方法进行制冷。实验结果表明,在相机制冷到-20℃时,最低照度可达到0.005Lx,具有灵敏度高的特点,能够满足弱光环境中的使用需求。

一种改进的直视型微光夜视系统视距模型

针对经典视距模型对于三代与超二代像增强器的直视型微光夜视系统评价方面缺乏差异性,模拟仿真结果在10^-4 lx超低照度下不甚理想这一问题,对现有的经典视距模型进行了三个方面的优化:在系统的传递函数模型加入了人眼的传递函数;基于光阴极与景物的光谱匹配修正了景物在光阴极产生的平均光电子数和光电子对比度公式;在噪声来源中加入了背景噪声项.进而推导出改进的视距模型,并通过头盔系统的实际外场实验结果进行了验证.结果表明,改进的视距模型能有效分辨出超二代和三代夜视系统的识别距离的差异,计算结果更接近实际测量结果.

一种通过优化热处理条件提升CIS器件性能的方法

成像暗线噪声和满阱电容是影响互补型金属氧化物半导体图像传感器(CMOS Image Sensor,CIS)芯片成像质量的重要性能参数。为了在单位面积内集成更多像素单元,单个像素尺寸不断缩小。一般来说,CIS芯片满阱电容与像素尺寸成正比。基于小尺寸像素而获得高满阱电容需要不断提升光电二极管的掺杂浓度。光电二极管阵列的窄间距和高掺杂浓度导致光电二极管间,光电二极管与像素区器件间的隔离效果变差,成像暗线失效严重。探索一种通过热处理工艺改善隔离效果的新方法。基于快速热氧化工艺和快速热退火工艺升温曲线的差异,通过优化热处理工艺条件,改善像素区隔离效果,将成像暗线噪声失效率降低73.2%,提升CMOS图像传感器产品良率。

CMOS相机光电参数的测试方法

通过分析互补性氧化金属半导体(CMOS)相机的信号传递模型,建立了CMOS相机信号与噪声间的传递函数模型,推导了相机输出图像信号与图像噪声间的线性关系。搭建了相机性能参数测试系统,对CMOS相机的转换增益、最大信噪比、时域暗噪声进行了测试,并将实测值与指标值进行了对比。研究结果表明,所提测试方法能较精确地测出相机的性能参数,适用于大部分型号相机光电参数的测试。

广播与电视

N2002-07632 0218053电子情报通信学会技术研究报告:工程声学 EA2000-63～73(信学技报,Vol.100,No.467)[汇,日]/日本电子情报通信学会.—2000.11.—86P.(L)本文集为工程声学专辑,收录的11篇论文主要涉及:扩散声场、音响声场的物理特性,最佳音源配置的研究,对异种声音及噪声的接受及感觉量分析,噪声数值模拟,暗噪声的混入与推断算法。