基于自校验的单像素成像系统动态干扰去除方法

单像素成像系统通过对目标场景的多次调制,获取相应的单像素测量值,并由此重构图像.在这一过程中,如果其他物体侵入成像场景,会严重影响测量值的准确性,降低重构图像质量.由于侵入物体的反射率,形态均具有一定的随机性,因此从桶探测器信号的角度很难有效分离出受干扰信号.针对这一问题,基于哈达玛矩阵的特征,提出了一套自校验方法,即利用桶探测器自身测量值进行正确性校验,筛选出未受干扰的桶探测器信号,显著提升了重构图像的质量.该方法适用于一般性成像场景,且不需要引入额外的调制图像辅助校验,有力推动了单像素成像技术的实用化进程.     

光子计数深度获取系统误差机理研究和矫正

采用两路光子时间到达点构建光纤式光子计数伪随机码深度获取系统.为了研究降低深度误差的方法,以高斯函数为激光回波脉冲,计算瞬时概率密度函数,引入"时间行走"效应数学模型,推导深度误差克拉美罗下限.随着激光回波能量的增大,深度误差先降低再增大,并且码长越长,深度误差越小.采用理论推导的累积分布函数,生成光子时间到达点,蒙特卡洛仿真伪随机序列光子探测过程,结果大于理论数值模拟,符合克拉美罗下界原理.17组标定实验表明:由于目标表面特性的不同而导致探测到激光回波中光子数的浮动,该浮动引发光子"时间行走"效应,并带来伪随机码深度获取系统的互相关函数的整体偏移.采用数值拟合方程拟合不同光子计数比例值下的深度误差,测量得到的光子计数比例值,代入拟合的矫正方程,矫正后的深度均方误差下降至1cm.     

时空域联合编码扩频单光子计数成像方法

本文结合空间编码单像素成像技术和扩频时间编码扫描成像技术,提出一种时空域联合编码扩频单光子计数成像方法.该方法具备可避免距离模糊、大时宽带宽积的优势,并且在噪声干扰下,能够准确恢复距离像.本文推导了基于单光子探测的时空域联合相关非线性探测模型、成像正向模型和信噪比模型,并通过凸优化反演算法恢复深度图像,理论模型和仿真实验均证明,与传统的基于空间编码的单像素成像方法相比,本方法提高了重建的质量.其中,采用m序列作为时间编码,成像的噪声鲁棒性更高.和传统的空间编码单像素成像技术相比,本文提出方法的成像均方误差降低了4/5,引入二次相关方法后,成像均方误差降低了9/10.本文所提出的成像架构为非扫描激光雷达成像方法提供了新思路.     

Fe的原位掺杂对Pt/Silicalite-1催化丙烷脱氢反应性能的提升作用

利用一步水热法制备了原位掺杂Fe的Silicalite-1分子筛载体,浸渍得到相应的Pt基催化剂,用于丙烷的直接脱氢反应。作为对比,也制备了Pt/Silicalite-1和共浸渍的Pt1Fe2/Silicalite-1催化剂。研究发现较之Pt/Silicalite-1催化剂,原位掺入Fe的Pt/Fe-Silicalite-1催化剂反应性能有了很大程度地提高,而共浸渍制备的Pt1Fe2/Silicalite-1催化剂反应性能有所降低。在Pt/Fe-Silicalite-1催化剂上,尽管丙烷的初始转化率略有降低,但丙烯的选择性和催化稳定性大幅提高。反应8 h后丙烷转化率稳定在43.7%、丙烯选择性达到98.0%;且在80 h内基本保持不变。深入表征发现Fe的原位掺入使得Pt物种配位饱和度提高,避免了丙烷的深度脱氢使得丙烯选择性提高、结焦速率降低;且通过Fe-Pt之间电子转移,使得Pt上的电子云密度增强,增强了丙烯的脱附能力,进一步降低了结焦速率。另外载体中的Fe位点可以锚定Pt,使得Pt物种不易聚集,从而进一步提高了Pt/Fe-Silicalite-1的稳定性,使得该催化剂在反应80 h后仍保持高转化率和选择性。     

基于单光子探测机理的伪随机码测距性能研究

建立了伪随机码测距的系统测距模型,从光子统计理论出发提出一种新的系统输出信噪比模型。蒙特卡罗算法模拟不同系统死时间下,系统输出信噪比和伪随机码码型的关系。理论模型与蒙特卡罗仿真基本吻合,结果表明信噪比随着伪随机码1的比例增大先增大再减小,选择最佳的发送码型可以获得最佳信噪比。根据新的模型,系统死时间的降低可提高信噪比,光子计数值增大,信噪比先增大再减小。引入系统高斯抖动,重构接收脉冲时间记录值,码速越高单点记录值出现误差的可能性越大,选取1GHz的码发送速率可完全避免距离数值误差。