一种少像素相机成像方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微光探测和成像领域，尤其涉及一种少像素相机成像方法及装置。
【背景技术】
[0002]随着人们生活水平的不断提高，相机已经成为不可或缺的生活用品，例如，手机、电脑等，应用非常广泛。常见的相机主要包括光电传感器模块和图像重建模块两部分。光电传感器模块将进入相机的光线转换成电信号，并进行处理和传输，图像重建模块将处理之后的电信号转换成图像显示。光电传感器模块主要元件是电荷耦合元件(Charge-coupled Device，简称 CCD)或互补金属氧化物半导体(Complementary MetalOxide Semiconductor)，简称 CMOS)。
[0003]相机的像素，即分辨率是相机选购的重要因素，人们往往追求更高的空间分辨率。高像素的相机在微光环境下却呈现出很差的成像质量。因为在微光环境下，CCD或CMOS能感应到的光子数极少，在像素数量非常多的情况下，每个像素接收到的信号会被上千上万倍的分割，同时噪声会被上千上万倍的放大，从而造成了极低的信噪比，使得重建出的图像质量非常差。
[0004]娃光电倍增管(Silicon Photo Multiplier，简称SiPM)是一种新型的弱光光电探测器件，由大量工作在盖革模式的雪崩光电二极管(Avalanche Photon-d1de,简称APD)组成，具有单光子计数探测灵敏度，增益高，偏置电压低，对磁场不敏感、结构紧凑等特点，被广泛应用于高能物理及核医学等领域。
[0005]因此，针对上述技术问题，有必要提供一种应用硅光电倍增管作为传感器模块组件的少像素相机成像方法及装置，以克服现有技术的缺陷。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种少像素相机成像方法及装置，该成像方法及装置能够以较低的成本实现较高的性能，相应的成像装置能够在微光环境下捕获足够的信号，得到清晰的图像。
[0007]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0008]—种少像素相机成像方法，其包括步骤:
[0009]S1:光子通过镜头进入少像素光电传感器，所述少像素光电传感器为硅光电倍增管；
[0010]S2:少像素光电传感器将光子转换成电信号，得到一组信号数据；
[0011]S3:控制少像素光电传感器进行移动，得到一组信号数据；
[0012]S4:重复步骤S3，得到多组信号数据；
[0013]S5:对得到的多组信号数据进行处理，并重建图像。
[0014]优选的，在上述少像素相机成像方法中，所述步骤S2中得到的信号是经过电路放大、去噪处理之后的电信号。
[0015]优选的，在上述少像素相机成像方法中，所述步骤S3中采用机械控制装置控制所述少像素光电传感器进行移动。
[0016]优选的，在上述少像素相机成像方法中，所述机械控制装置包括用以发送指令的控制器、与控制器连接的用以传送指令的驱动器、与驱动器连接的用以执行运动指令的电机及与驱动器连接的用以给驱动器反馈运动信息的编码器，所述少像素光电传感器的移动方式由控制器决定。
[0017]优选的，在上述少像素相机成像方法中，所述步骤S5中图像重建时，采用解析或迭代的重建方法。
[0018]为实现上述目的，本发明还提供如下技术方案:
[0019]—种少像素相机成像方法，其包括步骤:
[0020]S1:光子通过镜头进入少像素光电传感器，所述少像素光电传感器为硅光电倍增管；
[0021]S2:少像素光电传感器将光子转换成电信号，得到一组信号数据；
[0022]S3:所述少像素光电传感器不动，控制一孔板在少像素光电传感器上移动，得到一组信号数据；
[0023]S4:重复步骤S3，得到多组信号数据；
[0024]S5:对得到的多组信号数据进行处理，并重建图像。
[0025]优选的，在上述少像素相机成像方法中，所述步骤S2中得到的信号是经过电路放大、去噪处理之后的电信号。
[0026]优选的，在上述少像素相机成像方法中，所述步骤S3中采用机械控制装置控制所述孔板在少像素光电传感器上移动。
[0027]优选的，在上述少像素相机成像方法中，所述机械控制装置包括用以发送指令的控制器、与控制器连接的用以传送指令的驱动器、与驱动器连接的用以执行运动指令的电机及与驱动器连接的用以给驱动器反馈运动信息的编码器，所述少像素光电传感器不动，所述控制器控制孔板从少像素光电传感器上移动而过。
[0028]优选的，在上述少像素相机成像方法中，所述步骤S3中孔板为微米级的孔板。
[0029]优选的，在上述少像素相机成像方法中，所述步骤S5中图像重建时，采用解析或迭代的重建方法。
[0030]为实现上述目的，本发明还提供如下技术方案:
[0031]—种少像素相机成像装置，其包括少像素光电传感器模块、机械控制模块和图像重建模块，所述少像素光电传感器模块的输出端与图像重建模块相连，所述机械控制模块的输出端与少像素光电传感器模块相连，所述少像素光电传感器模块包括两种结构，一种是包括硅光电倍增管及信号处理电路，另一种是包括硅光电倍增管、孔板及信号处理电路，所述信号处理电路包括信号放大电路及模数转换电路，所述信号处理电路将处理之后的信号转换成数字信号并传递给图像重建模块，所述图像重建模块对从少像素光电传感器模块中得到的信息进行处理，并重建出图像。
[0032]优选的，在上述少像素相机成像装置中，所述机械控制模块包括机械控制装置和机械运动装置，所述机械控制装置包括电机、驱动器、控制器、编码器，所述机械运动装置包括轨道、丝杆、螺母，所述机械控制装置中的控制器决定所述光电传感器模块中硅光电倍增管或孔板的移动方式。
[0033]优选的，在上述少像素相机成像装置中，所述孔板为微米级的孔板。
[0034]从上述技术方案可以看出，本发明的成像方法能够以较低的成本实现较高的性能，相应的成像装置能够在微光环境下捕获足够的信号，得到清晰的图像，可以少像素低成本的优势得到多像素的效果，可用于计算机断层扫描仪(CT)、单光子发射计算机断层成像仪(SPECT)、大晶体、无人机等。
【附图说明】
[0035]图1为本发明少像素相机成像方法的工作流程示意图；
[0036]图2为本发明少像素相机成像装置的结构示意图；
[0037]图3为本发明事实例的少像素光电传感器的一种移动路径示意图。
【具体实施方式】
[0038]本发明公开了一种少像素相机成像方法及装置，该成像方法能够以较低的成本实现较高的性能，相应的成像装置能够在微光环境下捕获足够的信号，得到清晰的图像。
[0039]本发明在微光环境下可以得到清晰的图像，可以少像素低成本的优势得到多像素的效果。可用于计算机断层扫描仪(CT)、单光子发射计算机断层成像仪(SPECT)、大晶体、无人机等。
[0040]如图1所示，本发明公开了一种少像素相机成像方法，其包括两种方案，该两种方案的详细描述如下。
[0041]方案一:
[0042]—种少像素相机成像方法，其包括步骤:
[0043](I)光子通过镜头进入少像素光电传感器；
[0044]这里所用的少像素光电转换器件是硅光电倍增管(简称SiPM)，在微光环境下，有很尚的光子捕获能力。
[0045]SiPM的数量不限制，1、2*2、6*6、8*8等，遵从少像素原则。
[0046](2)少像素光电传感器将光子转换成电信号，得到一组信号数据；
[0047]其中，得到的信号是经过电路放大、去噪等处理之后的电信号。
[0048](3)控制光电传感器进行微小移动，得到一组信号数据；
[0049]少像素光电传感器的移动方式可以采用机械控制装置控制，所述机械控制装置包括用以发送指令的控制器、与控制器连接的用以传送指令的驱动器、与驱动器连接的用以执行运动指令的电机及与驱动器连接的用以给驱动器反馈运动信息的编码器，所述少像素光电传感器的移动方式由控制器中的程序决定，通过更改程序，可以更换运动轨迹。。
[0050](4)重复步骤(3)，得到多组信号数据；
[0051]光电传感器进行微小移动的原则最好可以是遍历，但是原则上其实只要得到足够的数据经过图像重建能够达到用户需要的空间分辨率即可，移动方式不限定，可以由边缘向中心移动，可由上到下由左到右移动等还包括其他的方式，足够多的数据，指这些数据能够重建出用户需要的空间分辨率的图像。
[0052](5)对得到的多组信号数据进行处理，通过适当的算法，重建出高分辨率的图像。
[0053]图像重建时，可以采用解析的或迭代的重建方法。
[0054]方案二:
[0055]—种少像素相机成像方法，其包括步骤:
[0056](I)光子通过镜头进入少像素光电传感器；
[0057]这里所用的少像素光电转换器件是硅光电倍增管(简称SiPM)，在微光环境下，有很尚的光子捕获能力。
[0058]SiPM的数量不限制，1、2*2、6*6、8*8等，遵从少像素原则。
[0059](2)少像素光电传感器将光子转换成电信号，得到一组信号数据；
[0060]其中，得到的信号是经过电路放大、去噪等处理之后的电信号。
[0061 ] (3)所述少像素光电传感器不动，控制一孔板在少像素光电传感器上移动，得到一组信号数据；
[0062]孔板为微米级的孔板，并采用机械控制装置控制所述孔板在少像素光电传感器上移动，所述机械控制装置包括用以发送指令的控制器、与控制器连接的用以传送指令的驱动器、与驱动器连接的用以执行运动指令的电机及与驱动器连接的用以给驱动器反馈运动信息的编码器，所述少像素光电传感器不动，所述控制器控制孔板从少像素光电传感器上移动而过，所述孔板的移动方