技术摘要：
本发明公开了一种具有单光子雪崩二极管的合成图像成像方法，包括以下步骤：在装有单光子雪崩二极管SPAD阵列的平台驱动器时序电路中预设编码序列控制位移方式，控制显微成像系统沿垂直方向做周期正弦运动，SPAD阵列分别置于多个空间上移位的位置上，利用SPAD阵列的像素  全部
背景技术：
单光子雪崩二极管(SPAD)是一种特殊的物理器件，工作电压高于其击穿电压，当 检测到光子时，探测器会产生一个脉冲信号，来描述光子的到达信息，它具有皮秒级的反映 速度。 单光子雪崩二极管(SPAD)是一种建立在光电效应基础上的光电器件，可以感应单 光子信号并将其转换为一个较大的电信号，其对光的敏感通常大于传统的图像传感器，如 CCD和COMS，基于SPAD的图像传感器在高帧率下有良好的信号对噪音比。SPAD由于量子效率 高、对磁场和辐射不敏感以及在高增益下仍能保持良好信噪比的优点在弱光探测领域更具 优势，同时其还具有响应速度快、体积小、质量轻、功耗低等特点，SPAD阵列除了兼具单光子 信号探测和皮秒量级的时间分辨率这两大优点，还可以在探测光子信号的同时获得其时间 和空间信息，实现对目标的三维成像探测。 场景中单一的低分辨率的图像所含信息量少，在一种方法中，场景的几个空间移 位的低分辨率图像通过组合产生高分辨率图像；在另一种方法中，几个场景中低分辨率图 像通过神经网络训练进行相位重建，以产生信息量大的高质量图像。
技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。 为此，本发明的目的在于提出一种具有单光子雪崩二极管的合成图像成像方法， 该方法增强了分辨率，加快了合成速度，且可以实现对动态目标的三维成像探测。 为达到上述目的，本发明实施例提出了具有单光子雪崩二极管的合成图像成像方 法，包括以下步骤：步骤S1，图像采集和合成阶段；步骤S101，在装有单光子雪崩二极管SPAD 阵列的平台驱动器时序电路中预设编码序列控制位移方式，控制显微成像系统沿垂直方向 做周期正弦运动；步骤S102，根据分辨率要求设计单光子雪崩二极管SPAD组合阵列，将载有 驱动器和单光子雪崩二极管SPAD阵列的平台分别置于多个空间移位的位置上；步骤S103， 利用单光子雪崩二极管阵列的像素，分别在所述多个空间移位的位置上捕获多个场景的第 一图像，得到初步低分辨率图像；步骤S104，基于强度传输方程的相位重建算法建立神经网 络模型，将所述初步低分辨率图像作为所述神经网络模型的输入，计算所述初步低分辨率 图像的相位图作为网络真值，对所述神经网络模型进行训练；步骤S2，执行训练和合成阶 段；步骤S201，获取待恢复样本的编码合成图像；步骤S202，将所述待恢复样本的编码合成 图像输入所述训练好的神经网络网络，获得相位图像。 本发明实施例的具有单光子雪崩二极管的合成图像成像方法，在弱光环境下，利 用单光子雪崩二极管捕获多个可组合场景的分辨率图像，通过空间组合和神经网络训练的 3 CN 111601096 A 说　明　书 2/5 页 方式得到信息量大的合成图像，并训练出获取图像分辨率较高的神经网络；在弱光环境下 可以快速获取多场景的第一图像，无需复杂的成像装置，不需考虑边界条件，计算速度快； 信噪比高，系统简单；探测光子信号的同时可以获得时间和空间信息，实现对目标的三维成 像探测。 另外，根据本发明上述实施例的具有单光子雪崩二极管的合成图像成像方法还可 以具有以下附加的技术特征： 进一步地，在本发明的一个实施例中，装有单光子雪崩二极管SPAD阵列的平台驱 动器与所述显微成像系统直接连接。 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤S102中，在空间上移位处进行场景 图像采集，所述驱动器周期运动直至采集完一段完整的编码序列。 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述显微成像系统包括光学显微镜，光源强 度不受限制。 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤S103中采集的初步低分辨率图像 包括静态图像和动态图像，以增加所述初步低分辨率图像的种类和数量，其中，分辨率指像 素阵列或者图像的像素的分辨率。 进一步地，在本发明的一个实施例中，在本发明的一个实施例中，利用强度传输方 程TIE计算所述初步低分辨率图像的相位图，公式为： 其中，k为波数，I为光强分布，为相位分布，z为纵向坐标，r为横向坐标。 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述神经网络模型只需训练一次，所述训练 好的神经网络网络应用于无限次的静态或动态图像合成。 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。 附图说明 本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得 明显和容易理解，其中： 图1为根据本发明一个实施例的具有单光子雪崩二极管的合成图像成像方法的流 程图； 图2为根据本发明一个具体实施例中实现具有单光子雪崩二极管的合成图像成像 方法的组合光路图； 图3为根据本发明一个具体实施例中驱动器时序电路中的预设编码图； 图4为根据本发明一个具体实施例中具有单光子雪崩二极管的合成图像成像系统 方法流程示意图； 图5为根据本发明一个具体实施例中包括SPAD像素的SPAD像素阵列示意图，其中， 在不脱离本发明的范围下，SPAD像素阵列可以比图4显示的更多或更少的SPAD像素点。 4 CN 111601096 A 说　明　书 3/5 页