【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于脉冲相机领域，具体地说是一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法。
技术介绍
1、基于脉冲成像理论所制作的脉冲相机在高速成像，目标追踪以及基于脉冲神经网络的智能成像等领域拥有巨大潜力。脉冲相机通过感光器件捕获光子，累计达到设定阈值时产生脉冲，据此可以重构任意时刻的光强，从而实现连续时间的高速成像。现有基于cis制作的脉冲相机成像芯片利用比较器进行阈值判断，消耗大量芯片，且探测灵敏度有限。单光子雪崩二极管(spad)作为一种光电探测器件，具有响应快，增益高等特点。当spad检测到光子输入时，在淬灭电路的共同作用下输出一个脉冲信号。基于spad器件可以直接输出进行脉冲成像的脉冲流，完成脉冲相机的功能。但由于对不同背景光强光子响应能力不同以及仅记录单个光子的响应具有较低的信噪比，故需要一种适合spad的脉冲相机实现方法来解决spad脉冲相机适应不同场景以及信噪比较低的问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法，用以解决现有技术中的缺陷。
2、本专利技术通过以下技术方案予以实现：
3、一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法，包括如下步骤：
4、步骤一：通过数字逻辑系统将spad阵列像素输出的表示光子的脉冲信号转化成代表一定时间内n个光子被探测到的一个n光子脉冲信号；其中n为大于等于1的整数；
5、步骤二：按照预设读出时序依次对一行像素中各个像素的n光子脉冲信号进行循环读出，得到各个像素n光子脉冲
6、步骤三：各个像素输出的n光子脉冲序列中n光子脉冲信号之间的关系，实现对光强的推导，完成脉冲相机探测功能。
7、如上所述的一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法，所述的数字逻辑系统包括光子计数模块，计数比较模块，计数复位模块。
8、如上所述的一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法，所述的光子计数模块用于将spad光子探测器像素输出的光子信号进行累积计数。
9、如上所述的一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法，所述的计数比较模块用于将所述光子计数模块输出的光子计数值与设置阈值n进行比较，当所述光子计数模块计数值累计达到设置阈值n时，输出n光子脉冲信号。
10、如上所述的一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法，所述的计数复位模块用于根据所述计数比较模块输出n光子脉冲信号对所述光子计数模块进行复位。
11、如上所述的一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法，所述的步骤二中的读出时序将像素阵列各个像素内部的数字逻辑系统输出的n光子脉冲信号按时序输出。
12、如上所述的一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法，所述的步骤三中通过累计计数法或脉冲间隔法重构成表达光强的灰度图像。
13、如上所述的一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法，所述的累计计数法的具体操作为：对一段时间内输出的脉冲信号序列脉冲个数进行累计计数，得到该段时间该像素探测到代表光强信息的灰度值。
14、如上所述的一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法，所述的脉冲间隔法的具体操作为：对像素输出的两个脉冲之间的读出周期进行计数，得到代表积累n光子所需要的时间，光强累计时间的倒数即为该时刻所对应的灰度值。
15、如上所述的一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法，所述的spad阵列由m列n行像素单元排布组成，基于所述读出时序每行m个像素依次连接，并在每行末尾完成该行各像素数据的输出；每行m个像素内包含读出移位寄存器依次相连，并在统一读出信号与读出时钟的控制下，实现整行像素数据的读出；像素单元包括spad器件、淬灭电路、光子计数电路、比较锁存电路，计数复位电路，锁存复位电路、读出移位寄存器。
16、如上所述的一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法，所述的光子计数电路由n位d触发器组成，输出n比特二进制数值表示所记录spad阵列输出数字脉冲个数；计数器的复位由所述计数复位电路控制。
17、如上所述的一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法，所述的比较锁存电路由数字比较器和d触发器组成；所述比较锁存电路由外部输入m位二进制码值，确定光子阈值；当光子计数电路输出计数值等于所设光子阈值时输出高电平“1”，并由锁存器锁存；当光子计数电路输出计数值未达到所设光子阈值时输出保持低电平“0”，锁存器不产生响应。
18、如上所述的一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法，所述的锁存复位电路用于根据读出信号的触发对比较锁存电路中d触发器进行复位；所述复位方法保证电路计数功能与比较功能不受后续读出时序的影响正常完成工作。
19、如上所述的一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法，所述的计数复位电路用于根据比较锁存电路输出对光子计数电路中计数器进行复位。
20、如上所述的一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法，所述的读出移位寄存器包括二选一选择器和d触发器；所述的二选一选择器受到所述读出信号的控制，控制本像素内数据或前一像素数据进入d触发器；所述的d触发器输出端连接下一像素的二选一选择器；所述的d触发器在所述读出时钟控制下完成像素间数据的转移与读出。
21、本专利技术的优点是：本专利技术能够解决spad脉冲相机适应不同场景以及信噪比较低的问题，从而使其能够得到广泛的推广和应用。
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1.一种基于SPAD阵列的脉冲相机实现方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于SPAD阵列的脉冲相机实现方法，其特征在于：所述的数字逻辑系统包括光子计数模块，计数比较模块，计数复位模块；
3.根据权利要求1所述的一种基于SPAD阵列的脉冲相机实现方法，其特征在于：所述的步骤二中的读出时序将像素阵列各个像素内部的数字逻辑系统输出的n光子脉冲信号按时序输出。
4.根据权利要求1所述的一种基于SPAD阵列的脉冲相机实现方法，其特征在于：所述的步骤三中通过累计计数法或脉冲间隔法重构成表达光强的灰度图像；
5.根据权利要求1所述的一种基于SPAD阵列的脉冲相机实现方法，其特征在于：所述的SPAD阵列由M列N行像素单元排布组成，基于所述读出时序每行M个像素依次连接，并在每行末尾完成该行各像素数据的输出；每行M个像素内包含读出移位寄存器依次相连，并在统一读出信号与读出时钟的控制下，实现整行像素数据的读出；像素单元包括SPAD器件、淬灭电路、光子计数电路、比较锁存电路，计数复位电路，锁存复位电路、读出移位寄存器。
<...【技术特征摘要】
1.一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法，其特征在于：所述的数字逻辑系统包括光子计数模块，计数比较模块，计数复位模块；
3.根据权利要求1所述的一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法，其特征在于：所述的步骤二中的读出时序将像素阵列各个像素内部的数字逻辑系统输出的n光子脉冲信号按时序输出。
4.根据权利要求1所述的一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法，其特征在于：所述的步骤三中通过累计计数法或脉冲间隔法重构成表达光强的灰度图像；
5.根据权利要求1所述的一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法，其特征在于：所述的spad阵列由m列n行像素单元排布组成，基于所述读出时序每行m个像素依次连接，并在每行末尾完成该行各像素数据的输出；每行m个像素内包含读出移位寄存器依次相连，并在统一读出信号与读出时钟的控制下，实现整行像素数据的读出；像素单元包括spad器件、淬灭电路、光子计数电路、比较锁存电路，计数复位电路，锁存复位电路、读出移位寄存器。
6.根据权利要求5所述的一种基于spad阵列的脉冲相机实现方法，其特征在于：所述的光子计数电路由n位d触发器组成，输出n比特二进制数值表示所记录spad...
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