Фантомная визуализация с покадровой фильтрацией данных при использовании низкоинтенсивного псевдотеплового излучения и матрицы однофотонных детекторов

   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.

1. M. J. Padgett, R. W. Boyd. Phil. Trans. R. Soc. A, 375 (2017) 20160233

2. D. S. Simon, G. Jaeger, A. V. Sergienko. Quantum Metrology, Imaging, and Communication, Cham, Springer International Publishing (2017) 131—158

3. G. M. Gibson, S. D. Johnson, M. J. Padgett. Opt. Express, 28 (2020) 28190

4. M. Padgett. SPIE Int. Soc. Optics and Photon (2023) 1244702

5. M. P. Edgar, G. M. Gibson, M. J. Padgett. Nat. Photon., 13 (2019) 13—20

6. C. Bruschini, H. Homulle, I. M. Antolovic, S. Burri, E. Charbon. Light Sci. Appl., 8 (2019) 87

7. V. S. Starovoitov, V. N. Chizhevsky, D. Mogilevtsev, A. Smaliakou, M. Perenzoni, L. Gasparini, D. B. Horoshko, S. Kilin. Appl. Opt., 63 (2024) 6012—6021

8. 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]

9. 1951 USAF resolution test chart, доступ: https://www.savazzi.net/photography/1951usaf.html

10. M. Zarghami, L. Gasparini, L. Parmesan, M. Moreno Garcia, A. Stefanov, B. Bessire, M. Unternährer, M. Perenzoni. IEEE J. Solid-State Circuits, 55 (2020) 2819—2830

11. M. Unternährer, B. Bessire, L. Gasparini, M. Perenzoni, A. Stefanov. Optica, 5 (2018) 1150—1154

12. L. 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—54

13. C. Pitsch, D. Walter, L. Gasparini, H. Bürsing, M. Eichhorn. Appl. Opt., 62 (2023) 6275—6283

14. V. F. Gili, D. Dupish, A. Vega, M. Gandola, E. Manuzzato, M. Perenzoni, L. Gasparini, T. Pertsch, F. Setzpfandt. Appl. Opt., 62 (2023) 3093—3099

15. Z. Wang, A. C. Bovik, H. R. Sheikh, E. P. Simoncelli. IEEE Trans. Image Process., 13 (2004) 600—612

16. P. A. Morris, R. S. Aspden, J. E. Bell, R. W. Boyd, M. J. Padgett. Nat. Commun., 6 (2015) 5913

17. X. Liu, J. Shi, X. Wu, G. Zeng. Sci. Rep., 8 (2018) 5012