提高微光信號檢測靈敏度的新方法.pdf

1、微光信號檢測是指夜間和其它低光照度時目標信息的獲取、轉(zhuǎn)換、增強、記錄和顯示，它使人眼視覺在空間、時域和頻域得到有效擴展。微光信號檢測在軍事安全、科學研究以及工程技術領域發(fā)揮重要作用。隨著科技的發(fā)展各種微光信號檢測器件都具有很高的靈敏度，但在光照極其微弱的條件下，它們依然具有檢測極限。所以如何進一步突破照度極限提高微光檢測的靈敏度是一個永恒的主題。為此本文提出一種提高微光信號檢測靈敏度的新方法，該方法可以使一維和二維光電檢測系統(tǒng)的靈敏度得

2、到明顯提高，這為微光信號檢測增添了一種可行的手段，更為其它傳感器使用過程中分辨力與靈敏度的提高開辟了一個新的途徑。
　　1．在對光電直接檢測系統(tǒng)中基本工作原理、噪聲來源、靈敏度以及閾值的分析的基礎上，建立光電直接檢測系統(tǒng)的黑箱理論分析模型，進而將光電直接檢測系統(tǒng)視為類似A/D轉(zhuǎn)換的量化系統(tǒng)。在此前提下，借鑒成形信號與過采樣技術，并嘗試將光學成形信號與過采樣技術相結合，以提高光電直接檢測系統(tǒng)的靈敏度。同時以一維微光信號檢測為例，在初

3、步理論分析的基礎上，通過實驗驗證了該方法的有效性。
　　2．采用幀積累與成形信號技術，進行提高二維微弱圖像信號的檢測靈敏度的理論研究及實驗驗證。首先通過統(tǒng)計理論證明了用該方法可以得到微弱圖像信號的無偏估計，并采用Lindberg-Levy定理計算出用該方法可以將信噪比提高。通過對微弱投影的xs檢測實驗，驗證了這種方法的有效性。
　　3．對幀積累與成形信號技術進行優(yōu)化，克服其使用過程中因兩次幀積累所造成的成像速度慢操作復雜的缺

4、點。首先通過攝像頭前的LED產(chǎn)生鋸齒型光學成形信號，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距離微弱成像；然后在數(shù)據(jù)處理過程中采用最小二乘法去除光學成形信號的成分，獲得微弱圖像信號的最佳擬合矩陣，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多媒體開發(fā)平臺為核心設計基于FPGA的微弱圖像檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)以幀積累與光學成形信號技術為理論基礎，利用FPGA可以對數(shù)據(jù)進行并行處理的特點，實現(xiàn)了