[发明专利]面阵单光子探测系统参数校正及数据处理方法

权利要求书

1.一种面阵单光子探测系统校正及数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将激光器、SPAD相机与信号发生器连接，准备待校正面阵单光子探测系统；

S2：在与待校正面阵单光子探测系统距离D处设置反射屏，搭建反计时和系统延时误差校正系统，通过采集的数据，以光子飞行时间为因变量，距离D为自变量拟合直线得到反计时与系统延时的校正模型与校正参数，用于校正原始直方图数据中存在的反计时和系统延时误差；

S3：在激光器与反射屏之间设置由毛玻璃制成的扩束镜，搭建像素响应度误差校正系统，校正像素响应度误差和仪器响应函数展宽误差。

2.根据权利要求1所述的一种面阵单光子探测系统校正及数据处理方法，其特征在于，所述步骤S2中校正原始直方图数据中存在的反计时和系统延时误差的方法为：

S2-1：激光器对准反射屏照射激光，SPAD相机对反射屏进行探测，移动反射屏，改变反射屏与单光子相机和激光器之间的距离D；得到不同距离D及对应的SPAD相机采集的光子飞行时间；

S2-2：对不同距离D下的光子飞行时间进行线性拟合，得到反计时与系统延时的校正模型；拟合直线发生跳变的光子飞行时间即反计时与系统延时的校正参数；

S2-3：对实测直方图的各时间点进行移位和时间翻转操作，得到反计时和系统偏差校正后的直方图信息。

3.根据权利要求1所述的一种面阵单光子探测系统校正及数据处理方法，其特征在于，所述步骤S3的具体过程为：

S3-1：使用毛玻璃将激光器输出的脉冲激光变成均匀光，并照射反射屏，使用待校正面阵单光子探测系统对反射屏进行探测，以SPAD相机各像素单元采集的光子计数总数为参考，设置阈值，剔除像素坏点，通过相邻像素点的插值结果实现校正；

S3-2：通过对SPAD相机的实际探测结果与由相同真实场景的仿真模型计算的理论真值对比，得到面阵单光子探测系统中的像素响应度差异导致的光强和计时误差，在去除坏点误差后的直方图中对光强误差进行乘法补偿，对计时误差进行移位补偿；

S3-3：依据步骤S3-2中SPAD相机的实际探测结果，以各像素点的直方图分布作为该像素点的面阵单光子探测系统的系统响应函数，将其作为卷积核与经过步骤S3-2校正后的直方图进行反卷积运算，校正面阵单光子探测系统的系统响应函数引入的计时结果展宽，得到符合真实实验场景的直方图数据。