浙江大学光电科学与工程学院，浙江 杭州 310027
硅基光电倍增管(SiPM)是由数百乃至数千单光子雪崩二极管(SPAD)组成的阵列，它具有增益高、易于集成到阵列以及抗干扰等优点，在激光雷达测距方面具有广泛的应用前景。本文分析了激光雷达测距中的信号和噪声模型，仿真计算了阳光下的SiPM模拟输出，通过高斯拟合得到相应的均值，并在SPAD接收光子受激发概率服从泊松分布的基础上，给出了背景光电子数在0.001个/ns~0.01个/ns，探测器死时间在5 ns~50 ns范围内受背景光影响的SiPM模拟输出计算公式，推导了目标探测概率表达式。在室外环境光下进行的激光测距探测概率实验结果与理论计算值相吻合。
硅基光电倍增管 背景光 死时间 激光测距 探测概率 SiPM background light dead time laser ranging probability of detection
浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室，杭州 310027
针对透射式近红外光手掌静脉成像技术中手掌不同区域厚度差异大而导致静脉成像质量差的问题，提出了一种对手掌分区域多次曝光获取静脉血管图像法.根据近红外光照明条件下人体手掌的光学模型，结合CCD对光强的动态响应，计算出照明光强和手掌厚度的指数关系.首先，在手掌不同厚度区域，使用波长为850 nm、光强大小不同的三种近红外光照明，分别获得三种光强的手掌静脉图像；然后，对得到的静脉图像分别进行分割增强处理；最后，用加权渐变拼接方法，得到完整清晰的手掌静脉图像.实验结果表明，该融合方法能够有效弥补透射法单一光强照明无法得到完整手掌图像的不足，所得到图像各部分的对比度都得到显著提高，同时也比反射法得到图像的对比度高.该方法可以很好地用在静脉穿刺、生物识别上，在未来信息化的安全性、身份识别功能上有重要意义.
光学仪器 红外光谱 手掌光学模型 图像融合 透射法 多光强照明 Optical instruments Infrared radiation Palm model Image fusion Transmissions Multiillumination
浙江大学现代仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
基于单脉冲激光测距在远程激光测距中的局限性，提出了一种基于发射脉冲串与回波脉冲串互相关的信号处理方法。该方法将多个激光发射脉冲和回波脉冲作为一次连续信号同时数字化，然后进行互相关处理。采用激光强度与发射间隔可调的激光系统来模拟不同反射强度、不同距离的测距回波信号；通过处理不同信噪比的回波信号，来探究本方法对于回波信号信噪比的提升能力以及对于尖峰噪声的抑制能力。实验结果表明，该方法能够有效提高回波信号的信噪比，信噪比为0.11的弱回波信号经过处理后信噪比被提升到5.92，从而扩展了激光测距系统的测程，有效降低了探测系统的探测虚警率，提高了远程激光测距系统的弱回波探测能力。
测量 信号处理 远程激光测距 脉冲串 互相关 光学学报
2012, 32(11): 1112005
1 中国科学院 微电子研究所，北京100029
2 浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室 国家光学仪器工程中心，浙江 杭州310027
研究了硅基液晶(LCoS)场序彩色显示驱动系统的设计与实现。该系统以FPGA作为主控芯片，用两片高速DDR2 SDRAM作为帧图像存储器。通过对图像数据以帧为单位进行处理，系统将并行输入的红、绿、蓝数据转换成串行输出的红、绿、蓝单色子帧。将该驱动系统与投影光机配合，实现了分辨率为800×600的LCoS场序彩色显示。
场序彩色显示 LCoS LCoS FSC FPGA FPGA DDR SDRAM DDR SDRAM
浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室 国家光学仪器工程技术研究中心， 杭州 310027
为了优化高动态范围成像系统的设计，完善地评价系统性能，将信息论应用于高动态范围成像系统中，把高动态范围成像系统看作通信系统，采用端到端的互信息量来评价高动态范围成像系统的成像质量.在COMS采样成像模型的基础上引入空间光调制器反射式硅基液晶的影响，建立了基于互信息的高动态范围成像系统数学模型.利用该模型分析了反射式硅基液晶与CMOS阵列像素数比、像素开口率、相对平移、相对旋转对系统互信息量的影响及造成系统成像质量下降的原因.通过仿真计算，分别得到了像素数比例、像素开口率大小、相对平移量、相对旋转角度与互信息量的相互关系曲线，并定量分析了这些因素变化对系统互信息量的影响程度.仿真结果表明反射式硅基液晶和COMS阵列的最佳匹配条件是：反射式硅基液晶和CMOS像素的占空比尽可能大，CMOS像素尺寸尽可能小，避免相对平移和相对旋转，反射式硅基液晶像素数和CMOS像素数之比为1∶1.
互信息 高动态范围成像系统 反射式硅基液晶 莫尔条纹 Mutual information High Dynamic Range Imaging(HDRI) system Liquid Crystal on Silicon (LCoS) Moire fringe
浙江大学,现代光学仪器国家重点实验室,国家光学仪器工程技术研究中心,杭州,310027
提出一种利用空间光调制器对物方光线进行调制并多次曝光的方法来获取HDR图像.讨论了该方法的原理,并根据原理搭建实验装置进行了实验.实验装置中以LCOS作为空间光调制器,以CMOS作为成像传感器,通过多次曝光获得系列图像,利用图像合成算法生成HDR图像.该方法具有实时性好、扩展性强、成本较低等优点.
高动态范围(HDR) 空间光调制器(SLM) LCOS
浙江大学,国家光学仪器工程技术研究中心,杭州,310027
使用对傅里叶变换频谱进行空间滤波的方法,根据"切口"滤波器在频谱突变位置出现振铃现象的缺点,设计了基于"切口"滤波器的多点高斯滤波器.实验表明:使用该方法可以有效降低莫尔条纹对系统采集到图像质量的影响,得到的重构图像清晰,基本无振铃现象,可以满足系统需要.使用该方法运算量小、处理简单,能够由嵌入式系统完成.
可编程成像系统 图像传感器 空间光调制器 莫尔条纹 高斯滤波器
浙江大学国家光学仪器工程技术研究中心,浙江,杭州,310027
在可编程成像系统中,由于编程器件与感光器件空间频率不同,会产生莫尔条纹.为了降低莫尔条纹对图像质量产生影响,使用插值法对系统产生的莫尔条纹进行处理.首先得到系统莫尔条纹的补偿图像,然后对图像进行直接插值处理.由于被拍摄物体成像后存在光强差异,因此产生莫尔条纹的光密度也会随着光强而变化.使用这种插值与补偿图像相结合的方法对系统采集到的图像处理,得到的结果图像清晰,无明显莫尔条纹,达到了系统要求.
图像传感器 空间光调制器 莫尔条纹 插值 补偿
浙江大学国家光学仪器工程技术研究中心,浙江,杭州,310027
介绍了一种利用USB传输视频数据的LCOS数码彩扩仪驱动设计方案.采用专用USB芯片实现图像数据传输,CPLD及SRAM实现视频数据的缓存,并由CPLD设计产生XGA信号驱动后端的LCOS控制芯片,最终实现了数码彩扩驱动系统的稳定输出,为实现LCOS数码彩扩系统提出了一种新思路,具有相当的实用价值.
硅基液晶 通用串行总线 扩展图形阵列
浙江大学现代光学仪器国家重点实验室，国家光学仪器工程技术研究中心，杭州 310027
利用虚拟仪器开发软件LabVIEW设计了一台光谱仪，使用CCD一次接收整个光谱，同时利用LabVIEW高度集成化的模块进行显示、分析等处理，效率高，开发周期短，仪器使用方便，功能多且易于扩展．
光学技术与仪器 光谱仪 虚拟仪器 Optical technology & instrument Spectrometer Virtual instruments LabVIEW LabVIEW
