zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-2333Research ArticleСтатьиФантомная визуализация с покадровой фильтрацией данных при использовании низкоинтенсивного псевдотеплового излучения и матрицы однофотонных детекторовFrame-Filtered Ghost Imaging with a Single-Photon Detector Array at Low-Intensity Pseudo-Thermal LightСамойленкоН. Д.SamoilenkoN. D.

Минск

Minsk

СтаровойтовВ. С.StarovoitovV. S.

Минск

Minsk

v.starovoitov@dragon.bas-net.byМогилевцевД. С.MogilevtsevD. S.

Минск

Minsk

КилинС. Я.KilinS. Ya.

Минск

Minsk

Институт физики НАН БеларусиБеларусьB. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of BelarusBelarus202610092026933305314Copyright © Самойленко Н.Д., Старовойтов В.С., Могилевцев Д.С., Килин С.Я., 20262026Самойленко Н.Д., Старовойтов В.С., Могилевцев Д.С., Килин С.Я.Samoilenko N.D., Starovoitov V.S., Mogilevtsev D.S., Kilin S.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/2333

   Представлен эксперимент по фантомной визуализации с использованием псевдотеплового источника света и матрицы детекторов одиночных фотонов. В эксперименте интенсивность света настолько низка, что скорость детектирования фотонов матрицей становится сравнимой со скоростью ее темновых отсчетов. Для минимизации влияния темновых отсчетов на фантомное изображение (ФИ) и уменьшения флуктуаций в спекл-структуре изображения измеряемые данные подвергаются покадровой фильтрации по количеству детектированных отсчетов на кадр, а ФИ сглаживается с помощью процедуры скользящего близкодействующего среднего. Оптимальная настройка режима фильтрации приводит к значительному сокращению времени сбора данных (вплоть до нескольких секунд), необходимого для получения высококачественного ФИ.

   Here we present an experiment on ghost imaging with a pseudo-thermal light source and a single-photon detector array. In the experiment, the light intensity is taken to be so low that the photon detection rate is comparable to the dark counts rate. To minimize the influence of dark counts on the ghost image (GI) and reduce fluctuations in the speckle pattern of the image, the measured data is filtered frame by frame by the number of detected counts per frame, and the GI is smoothed using a moving short-range averaging. We have found that optimizing the filtering procedure leads to a significant reduction in the data acquisition time (down to several seconds) required for obtaining a high-quality GI.

фантомная визуализацияпсевдотепловой светслабые потокиматрица однофотонных детекторовтемновые отсчетыghost imagingpseudo-thermal lightweak illuminationsingle-photon detector arraydark countsС.Я.К. благодарит за финансовую поддержку Белорусский республиканский фонд фундаментальных исследований (проект № Ф25UZB-035)S.Ya.K. thanks the Belarusian Republican Foundation for Basic Research for financial support (project No. F25UZB-035)ReferencesM. J. Padgett, R. W. Boyd. Phil. Trans. R. Soc. A, 375 (2017) 20160233M. J. Padgett, R. W. Boyd. Phil. Trans. R. Soc. A, 375 (2017) 20160233D. S. Simon, G. Jaeger, A. V. Sergienko. Quantum Metrology, Imaging, and Communication, Cham, Springer International Publishing (2017) 131—158D. S. Simon, G. Jaeger, A. V. Sergienko. Quantum Metrology, Imaging, and Communication, Cham, Springer International Publishing (2017) 131—158G. M. Gibson, S. D. Johnson, M. J. Padgett. Opt. Express, 28 (2020) 28190G. M. Gibson, S. D. Johnson, M. J. Padgett. Opt. Express, 28 (2020) 28190M. Padgett. SPIE Int. Soc. Optics and Photon (2023) 1244702M. Padgett. SPIE Int. Soc. Optics and Photon (2023) 1244702M. P. Edgar, G. M. Gibson, M. J. Padgett. Nat. Photon., 13 (2019) 13—20M. P. Edgar, G. M. Gibson, M. J. Padgett. Nat. Photon., 13 (2019) 13—20C. Bruschini, H. Homulle, I. M. Antolovic, S. Burri, E. Charbon. Light Sci. Appl., 8 (2019) 87C. Bruschini, H. Homulle, I. M. Antolovic, S. Burri, E. Charbon. Light Sci. Appl., 8 (2019) 87V. S. Starovoitov, V. N. Chizhevsky, D. Mogilevtsev, A. Smaliakou, M. Perenzoni, L. Gasparini, D. B. Horoshko, S. Kilin. Appl. Opt., 63 (2024) 6012—6021V. S. Starovoitov, V. N. Chizhevsky, D. Mogilevtsev, A. Smaliakou, M. Perenzoni, L. Gasparini, D. B. Horoshko, S. Kilin. Appl. Opt., 63 (2024) 6012—6021В. С. Старовойтов, В. Н. Чижевский, Д. В. Хорошко, С. Я. Килин. Журн. прикл. спектр., 90 (2023) 287—297 [V. S. Starovoitov, V. N. Chizhevsky, D. B. Horoshko, S. Y. Kilin. J. Appl. Spectr., 90 (2023) 377—383]В. С. Старовойтов, В. Н. Чижевский, Д. В. Хорошко, С. Я. Килин. Журн. прикл. спектр., 90 (2023) 287—297 [V. S. Starovoitov, V. N. Chizhevsky, D. B. Horoshko, S. Y. Kilin. J. Appl. Spectr., 90 (2023) 377—383]1951 USAF resolution test chart, доступ: https://www.savazzi.net/photography/1951usaf.html1951 USAF resolution test chart, доступ: https://www.savazzi.net/photography/1951usaf.htmlM. Zarghami, L. Gasparini, L. Parmesan, M. Moreno Garcia, A. Stefanov, B. Bessire, M. Unternährer, M. Perenzoni. IEEE J. Solid-State Circuits, 55 (2020) 2819—2830M. Zarghami, L. Gasparini, L. Parmesan, M. Moreno Garcia, A. Stefanov, B. Bessire, M. Unternährer, M. Perenzoni. IEEE J. Solid-State Circuits, 55 (2020) 2819—2830M. Unternährer, B. Bessire, L. Gasparini, M. Perenzoni, A. Stefanov. Optica, 5 (2018) 1150—1154M. Unternährer, B. Bessire, L. Gasparini, M. Perenzoni, A. Stefanov. Optica, 5 (2018) 1150—1154L. Gasparini, L. Parmesan, M. Gandola, M. Moreno García, M. Zarghami, M. Perenzoni. Imaging Sensors, Power Management, PLLs and Frequency Synthesizers: Advances in Analog Circuit Design 2023, Cham, Springer Nature Switzerland (2025) 37—54L. Gasparini, L. Parmesan, M. Gandola, M. Moreno García, M. Zarghami, M. Perenzoni. Imaging Sensors, Power Management, PLLs and Frequency Synthesizers: Advances in Analog Circuit Design 2023, Cham, Springer Nature Switzerland (2025) 37—54C. Pitsch, D. Walter, L. Gasparini, H. Bürsing, M. Eichhorn. Appl. Opt., 62 (2023) 6275—6283C. Pitsch, D. Walter, L. Gasparini, H. Bürsing, M. Eichhorn. Appl. Opt., 62 (2023) 6275—6283V. F. Gili, D. Dupish, A. Vega, M. Gandola, E. Manuzzato, M. Perenzoni, L. Gasparini, T. Pertsch, F. Setzpfandt. Appl. Opt., 62 (2023) 3093—3099V. F. Gili, D. Dupish, A. Vega, M. Gandola, E. Manuzzato, M. Perenzoni, L. Gasparini, T. Pertsch, F. Setzpfandt. Appl. Opt., 62 (2023) 3093—3099Z. Wang, A. C. Bovik, H. R. Sheikh, E. P. Simoncelli. IEEE Trans. Image Process., 13 (2004) 600—612Z. Wang, A. C. Bovik, H. R. Sheikh, E. P. Simoncelli. IEEE Trans. Image Process., 13 (2004) 600—612P. A. Morris, R. S. Aspden, J. E. Bell, R. W. Boyd, M. J. Padgett. Nat. Commun., 6 (2015) 5913P. A. Morris, R. S. Aspden, J. E. Bell, R. W. Boyd, M. J. Padgett. Nat. Commun., 6 (2015) 5913X. Liu, J. Shi, X. Wu, G. Zeng. Sci. Rep., 8 (2018) 5012X. Liu, J. Shi, X. Wu, G. Zeng. Sci. Rep., 8 (2018) 5012

The authors declare that there are no conflicts of interest present.