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《代表院大学(代表院国家空间科学中心)》 2019年
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基于压缩感知理论的单光子成像软件系统的规划与实现

王兴达  
【摘要】:在生命科学、水资源科学以及化学等世界,研讨快速反应过程中超短寿命、极弱光规范下物质的产生和浮动过程有着特别重要的正确性意义。然而由于她信号弱、寿命短、稳定差、影响活性高等特点,要求单光子探测这种具有超高探测灵敏度的艺术才能检测到她产生、减租及变化机理过程。但是由于单光子探测器阵列的层面小并且价格太过于昂贵等缺陷,之所以没有把广大应用。而使用单点之单光子探测器,配合压缩感知采样算法原理,就能够同时解决探测灵敏度、阵列规模和本金问题,能够对极弱光规范下超短寿命的现实进行成像,在生命荧光成像、天文探测成像等世界有突出广泛的永利赌场空间。基金课题研究之单光子成像软件系统是单光子时间分辨成像光谱仪系统之骨干部件之一。该系统首次用到时间分辨成像光谱技术,更新性的将军单光子时间分辨技术和减少感知原理相结合,因而可以在一次测量中同时获取成分、时光、蓝天和光谱等多个维度的消息,贯彻超灵敏和高分辨成像。舆论工作在分析了单光子成像硬件系统控制、多少获取和数据处理需求之基础上,确认了软件架构和模块构成。基于单光子成像系统模块众多、表面接口复杂、数据采集量大、干活模式多、多少接口耦合性强和一部分模块性能需求高等特点,自主设计一套支持多接口、易用、高性能、覆盖整个单光子成像实验流程的软件系统并成功地永利赌场于“单光子时间分辨成像光谱仪”美方。基金软件系统中举足轻重设计实现了分布式测量矩阵高速生成模块、DMD驱动控制模块、时光测量与数据分析模块、单光子探测计数模块和减少感知算法包模块等。在硬件设计过程中,针对高分辨测量矩阵生成速度慢的题材,引入了分布式计算技术,因而将768P就业率100%采访率条件下的监测矩阵的浮动时间缩短到45.19分钟;针对空间高频调制对噪声的灵敏问题,首先在硬件上实现了DMD的常态调频,大妈增强了单光子成像质量;针对压缩感知实时成像速度问题,规划了多点程并发压缩感知实时成像算法,在64*64就业率下达到了4.97Fps的暂时性成像速度。总而言之,基金系统是一套支持单光子探测精度、具备皮秒时间分辨数据分析能力、高高的768P成像分辨率、高性能、高可用之软件系统。在阅览室条件下,对软件系统的效益和总体性都进行了健全检查测试,试验表明基于压缩感知的单光子成像软件系统,可用性和易用性俱佳,形成了预期设定的效益和总体性指标,取得了新鲜满意的单光子成像效果,为单光子时间分辨成像光谱仪设备的完整研制提供了强大支撑。
【学位授予单位】:代表院大学(代表院国家空间科学中心)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【列入号】:TP311.52;O572.212

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