光电子技术与器件 光放大、控制与器件

TN152 2005010519 共聚焦生物芯片扫描仪中PMT电流增益的自动控制= Auto gain control of the PMT used in confocal biochip scanner[刊．中]／王立强(浙江大学国家光学仪器工程技术研究中心．浙江．杭州(310027))．陆祖康…∥光子学报．- 2004,33(3)．-314-317 根据共聚焦生物芯片扫描仪获得的图像．设计了计算机控制下的PMT电流增益自动控制系统。根据计算生物芯片图像的灰度分布与期望灰度分布的差异,得到期望灰     

基于增益调制的激光成像准确度研究

微通道板电压与增益对数理论上呈线性关系,为了更接近实际情况,根据已知的微通道板电压与增益对数的函数关系选取一组线性数据点,并在其基础上加一组随机数作为波动,得到新的电压与增益对数的关系,获得指数拟合公式,用于还原目标的距离信息.对成像准确度进行理论分析,结果表明成像准确度与系统信噪比和增益调制函数有关,且信噪比越高,距离准确度越高.测量了微通道板增益与电压的关系曲线,在不同电压条件下照射同一距离同一目标得到回波图像,利用不同电压下回波图像灰度值之比得到相对增益之比.分别在恒定增益和调制增益下,对距离成像系统60m的目标进行成像,利用增益曲线对所得的图像进行处理,准确还原出目标的距离信息,准确度达到分米量级.     

光学仪器 其他

TN29 2006043778基于PMT的激光共聚焦生物芯片微弱荧光检测=Laserconfocal biochip scanner based on PMT[刊,中]/余勇(中科院光电技术所.四川,成都(610209)) ,胡松∥微纳电子技术.—2006(1) .—50-54介绍了激光共聚焦扫描仪的成像原理以及PMT的特性和控制原理,在此基础上详细分析了FPGA通过DAC动态控制PMT增益的微弱荧光信号检测方法,以适应不同的荧光强度,FPGA同时控制16位高速AD转换,得到高精度图像数据。实验结果表明,系统具有高精度和高分辨率的特点,可探测到0 .1个荧光分子/μm2。图6参4(杨妹清)光学仪器 其他…     

Automatic test system for progressive gain of dynode photomultiplier tube北大核心CSCD

逐级增益是评价打拿极光电倍增管（photomultiplier tube, PMT）性能的重要参数之一,目前国内仅有一台逐级增益测试系统,依靠人工操作,测试效率不高。为提高逐级增益测试效率,设计了一套打拿极PMT逐级增益自动测试系统。该系统使用由可控光阑、电动挡板等组成的自动光源实现光源输出强度连续可调,并通过控制高压模块、分压器模块和继电器模块实现逐级电压的通断。利用精度为0.01 nA的电流计模块完成信号的采集、处理和传输,实现对逐级增益的自动测量。实验证明,该系统可有效测量打拿极PMT的逐级增益特性,测试重复性在2%以内,满足测试需求。     

一种用于中微子探测的3-inch光电倍增管的优化设计

光电倍增管(PMT)作为当前中微子振荡研究的核心探测器件要求具有尽可能大的阴极有效探测面积与较小的渡越时间弥散,其时间特性直接决定了中微子的探测精度.针对高能粒子探测需求,本文优化设计了一种大阴极面超短型3-inch光电倍增管,基于Furman模型与电子轨迹追踪法展示了第一倍增极产生的二次电子向第二倍增极渡越的电子轨迹过程,据此对倍增极结构进行了局部优化;将Monte Carlo法与有限积分法相结合比较了不同分压下PMT内部电势分布对电子轨迹的影响并对优化后的大阴极面PMT的均匀性、收集效率、阴极至第一倍增极间渡越时间弥散(TTS CD1)等关键参数进行了统计与分析;利用particle-in-cell经典算法获得了此款PMT的增益特性.结果表明,优化后的大阴极面超短型PMT阴极有效探测面积较传统模型相比有效提升了30.87%,总长度仅103 mm,为目前最短的3-inch PMT设计结构;在1000 V阳极电压下,阴极顶点单光电子TTS_CD1为0.75 ns,较传统3-inchPMT模型相比提升了2.73倍,平均收集效率可达96.40%;当阳极电压为1100 V时,其增益可达10~6以上.     

微通道板增益对光子计数探测器成像性能影响

 微通道板作为二维位置灵敏阳极光子计数探测器中的电子倍增器件,其增益特性直接影响探测器的成像性能。搭建了系统测试平台,测量了微通道板的增益随电压变化曲线,并获得了3块微通道板叠加后的脉冲高度分布曲线。根据测试结果以及脉冲高度分布曲线的能量分辨率与探测器增益的均匀性之间的物理关系,选择合适电压值和增益对探测器的性能进行优化,探测器分辨率由3.56 lp/mm 提高到4.49 lp/mm ,获得了清晰图像,为探测器的研制提供了技术支持。     

基于CCD的生物芯片扫描分析系统的设计

根据免疫胶体金标记的蛋白质芯片的特点，利用CCD、数字图像处理等技术，设计了一套生物芯片扫描分析系统.概括了整个系统的结构，介绍了生物芯片扫描分析系统的软件结构和设计，详细描述了生物芯片图像分析和处理的方式.     

基于小波变换的数字胸片自适应增强

利用图像自适应增强原理, 推导出小波域中的等价表示. 根据视觉生理心理学原理, 具体的增益系数由图像的背景灰度确定. 同时考虑到胸片中重要的细节信息位于中间频率的特性, 增益系数需要进行调整. 实验结果表明, 调整增益后的小波自适应增强方法能有效的增强数字胸片中的细节信息.     

直流辉光放电等离子体激发光源自动调节控制系统

直流辉光放电过程中需要控制的三个重要工作参数为放电电流、放电电压和放电室内氩气气压.该文介绍了一种应用于直流辉光放电等离子体激发光源的自动调节控制系统,该控制系统在放电电流恒定的情况下调节放电室内氩气气压,实现了对放电电压的信号采集和自动控制.文卷阐述了该控制系统的设计思路、电路原理及控制方案.该自动调节控制系统改善了以往用手动调节时精度低且操作复杂的情况,提高了放电电压的控制精度,缩短了放电电压的稳定时间.文中给出了自动控制方式下激发源放电电压的稳定性测试结果,控制精度由手动调节时的4%FS改善为小于1%FS,放电电压稳定时间由手动时的大于90s缩短到30 s以内.采用该控制系统对中低合金钢和锡肯铜标准样品进行了样品精密度实验.元素含量分析精密度比手动调节方式显著提高,各元素含量测试结果的相对标准偏差(RSD)均优于3.5%.中低合金钢标准样品中Ti,Co,Mn元素含量测试结果的RSD范围由手动时的3.0%～4.3%减小到1.7%～2.4%,S和Mo元素RSD范围由5.2%～5.9%减小到3.3%～3.5%.锡青铜标准样品中Sn,Zn,Al元素RSD范围由2.6%～4.4%减小到1.0%～2.4%,Si,Ni,Fe元素的RSD范围由6.6%～13.9%降低到2.6%～3.5%,并给出了实测数据.     

前近贴脉冲电压对三代微光像增强器halo效应的影响

为了探讨三代微光像增强器的合适工作电压,研究了前近贴脉冲电压对微光像增强器halo效应的影响.将脉冲电压信号加在光电阴极上,分别改变脉冲信号的高低电平电压幅值和占空比,利用高分辨率CCD采集了微光像增强器的halo图像,对比分析了halo图像中心线上各像素点对应的灰度值分布和光子计数.研究结果表明,随着高电平电压幅值和占空比的提高,灰度值为255的像素点数目变多,halo图像中背景和信号的边界越来越清晰.当前近贴电压增加到200 V以上和占空比大于60％左右时,其对三代微光像增强器halo图像中心线上各像素点的灰度值分布影响不大.当低电平电压增加到2V以上时,光电子在低电平阶段无法克服阻滞场到达微通道板.此研究有利于探讨微光像增强器的最佳工作电压和光电子从阴极面出射时的能量分布,为提高三代微光像增强器的性能提供了实验支撑.     

距离选通变增益光电倍增管探测系统的设计

 为实时动态测量未知深度水下目标微弱后向散射信号，设计了一种新型的光电倍增管(PMT)选通变增益探测系统。采用给PMT外加选通和变增益纳秒电脉冲的方法，通过改变PMT光阴极与第一打拿极之间电势差，实现PMT选通；借助给PMT最后一个打拿极外加变增益高压脉冲改变PMT最后一个打拿极与前置打拿极间的电势差，实现PMT变增益。实验结果明：在选通和变增益脉冲到来时，阳极输出相应的脉冲信号，信号脉宽为40ns，脉冲幅值增大，证明该方法能够实现PMT选通和变增益。     

Adaptive image enhancement based on clustering of wavelet coefficients for infrared sea surveillance systems

Most of the techniques developed for infrared (IR) image enhancement (IE) depend heavily on the scene, environmental conditions, and the properties of the imaging system. So, with a set of predefined scenario properties, a content-based IR-IE technique can be developed for better situational awareness. This study proposes an adaptive IR-IE technique based on clustering of wavelet coefficients of an image for sea surveillance systems. Discrete wavelet transform (DWT) of an image is computed and feature vectors are constructed from subband images. Clustering operation is applied to group similar feature vectors that belong to different scene components such as target or background. Depending on the feature vectors, a weight is assigned to each cluster and these weights are used to compute gain matrices which are used to multiply wavelet coefficients for the enhancement of the original image. Enhancement results are presented and a comparison of the performance of the proposed algorithm is given through subjective tests with other well known frequency and histogram based enhancement techniques. The proposed algorithm outperforms previous ones in the truthfulness, detail visibility of the target, artificiality, and total quality criteria, while providing an acceptable computational load.     

利用二维属性直方图的最大熵的图像分割方法

提出二维属性直方图的概念。它是一种由先验知识约束的二维直方图,可以使一些图像处理方法得到简化和变得可行。在此基础上提出一种基于二维属性直方图的图像分割方法。该方法步骤是构造图像的属性集,确定相应的二维属性直方图,然后利用二维属性直方图的最大熵法确定灰度阈值。为了说明该方法的性能,将其用于一种海底小目标图像分割。同时,也使用一维属性直方图的最大熵分割法。结果表明该方法比一维属性直方图的最大熵法抗干扰性更强,分割效果更好。二维属性直方图的概念具有理论意义与应用价值。该方法适用于图像有某种先验知识的场合。     

Image enhancement via Median-Mean Based Sub-Image-Clipped Histogram Equalization

This paper presents a robust contrast enhancement algorithm based on histogram equalization methods named Median-Mean Based Sub-Image-Clipped Histogram Equalization (MMSICHE). The proposed algorithm undergoes three steps: (i) The Median and Mean brightness values of the image are calculated. (ii) The histogram is clipped using a plateau limit set as the median of the occupied intensity. (iii) The clipped histogram is first bisected based on median intensity then further divided into four sub images based on individual mean intensity, subsequently performing histogram equalization for each sub image. This method achieves multi objective of preserving brightness as well as image information content (entropy) along with control over enhancement rate, which in turn suits for consumer electronics applications. This method avoids excessive enhancement and produces images with natural enhancement. The simulation results show that MMSICHE method outperforms other HE methods in terms of various image quality measures, i.e. average luminance, average information content (entropy), absolute mean brightness error (AMBE) and background gray level.     

星空观测图像目标拖尾的自动消除

 为了实现对星空观测图像中高亮目标产生的拖尾现象进行自动消除,建立了目标拖尾自动消除系统,对该系统所采用的图像背景高斯噪声分布参数估计、目标拖尾检测以及图像灰度值校正等算法进行研究。利用直方图最小二乘曲线拟合估计星空观测图像背景高斯噪声的分布参数;利用观测图像中目标拖尾现象的特征提出一种基于统计信息的拖尾检测算法;在确定目标拖尾位置的基础上对被污染的像素进行灰度值校正;利用Visual Studio 2005开发出一套星空观测图像目标拖尾自动消除系统。实验结果表明：针对16 bit,1 024×1 024的星空观测图像,单帧图像处理时间约为300 ms,拖尾现象得到消除,恒星和目标等有用信息未被破坏。本文算法基本满足后续观测图像中弱小目标检测稳定、可靠、精度高等要求。     

自适应红外目标特征增强算法

利用直方图均衡化和灰度变换增强算法，不能有效增强红外图像目标。鉴于此，在研究红外图像特点的基础上，提出了一种自适应红外目标特征增强算法。该算法先对红外图像进行中值滤波，滤除掉图像中的随机噪声，然后利用直方图分割将红外图像分为目标和背景2部分，通过线性加权叠加抑制背景和增强目标。实验表明，该算法不仅能够根据红外图像中目标的灰度特性自适应地选取直方图分割阈值，而且在去除噪声和增加对比度的同时还抑制了背景，达到了预期的效果。该算法尤其适用于目标和背景像素比例相近时直方图具有局域双峰特征的红外图像中目标的增强。     

基于SOPC设计的红外图像直方图均衡器

基于Altera公司的SOPC-NIOSⅡ嵌入式软核处理器技术,提出了一种实现实时红外图像直方图均衡的设计方法.并在FPGA上实现了这一系统,使用Quartus Ⅱ软件中集成的SOPC Builder工具完成了整个系统的设计.该系统主要包括NIOS Ⅱ主控模块、存储器模块、自定制的直方图统计模块以及用户控制模块.实验结果表明,该系统具有体积小,功耗低,数据处理速度快,可靠性高等特点.     

基于菲佐干涉仪与多通道光电倍增管阵列的多普勒频移检测技术

提出了基于菲佐干涉仪和多通道光电倍增管(PMT)阵列探测器组合的多普勒频移检测的方案,适用于风速测量的直接探测多普勒激光雷达。首先介绍了工作原理,再根据菲佐干涉仪光谱特征对频移检测用干涉仪进行了优化设计,优化设计的菲佐干涉仪腔长150mm、平板反射率0．755。对提出的菲佐干涉仪和多通道光电倍增管阵列探测器组合的方案进行了数值模拟,以分子散射作为背景噪声,计算了该方法的风速测量误差。模拟结果表明,设计的基于菲佐干涉仪的直接探测多普勒测风激光雷达,在30 s的积分时间内、探测高度5 km以下,风速测量误差可以达到0．56 m/s。     

Mean-shift跟踪算法及其在光电跟踪系统中的应用

针对光电跟踪系统中实时提取运动目标脱靶量的应用需求,设计了一种基于灰度直方图的Mean-shift 图像跟踪算法,对算法中目标模型与候选模型的建立进行了改进,抑制了背景像素对目标跟踪产生的影响。算法在系统上位机Visual C+ + 6.0平台上实现,当光电跟踪系统捕获到运动目标后,利用Mean-shift图像跟踪算法跟踪运动目标,并实时将运动目标脱靶量作为伺服控制系统的输入信号,驱动跟踪器跟踪目标。实验结果表明：设计的算法可以实时、准确、有效地跟踪运动目标,使稳定后的脱靶量换算得到的角偏差量控制在30"之内。