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基于环形掩膜版连续光场调制的单像素成像的开题报告
开题报告
题目：基于环形掩膜版连续光场调制的单像素成像
一、研究背景及意义
单像素成像是近年来发展迅猛的一种全新成像技术，相对于传统的CCD成像技术，它具有光路简单、成像成本低廉、可以直接探测特殊光线、在低光环境下拥有较好的性能等优点。然而，由于单像素成像技术本质上是一种光强度传感器，因此它受到光强度不均匀、光强度流明器不稳定、信噪比低等因素的干扰，使得成像质量受到很大损失。
为了解决这个问题，近年来出现了一些基于连续光场调制的单像素成像方法，其中最具代表性的就是基于掩膜版连续光场调制的单像素成像技术，该技术通过调制掩膜片的光透过率，使得光的能量在空间上得到了均衡分布，从而提高了信噪比和动态范围，同时还保持了单像素探测的优势，成为了近年来单像素成像领域的一种重要发展方向。
本研究的意义在于，通过研究掩膜版连续光场调制的单像素成像技术，探究其在实际应用中的优劣势和适用范围，为该领域的进一步研究和发展提供理论基础和实验数据。
二、研究目标和内容
本研究的研究目标是基于环形掩膜版连续光场调制的单像素成像方法，探究其成像原理、优化方法和成像性能，并实现单像素成像的实验平台，验证该方法的可行性和可靠性。
具体内容包括：
1.对环形掩膜版连续光场调制的单像素成像方法进行理论分析和建模。
2.设计制作环形掩膜版，实现光透过率的控制。
3.基于Arduino控制器，实现对环形掩膜版的光透过率调制。
4.基于单像素探测器，实现对光信号的接收和处理。
5.对比传统CCD成像和单像素成像方法，分析其成像质量和性能优劣。
三、研究方法和技术路线
本研究将采用实验和模拟相结合的方法进行。具体方法和技术路线如下：
1)环形掩膜版设计和制作。根据理论模型，设计适合研究需要的环形掩膜版，并使用光刻工艺进行制作。
2)光信号调制和处理。将控制信号输入到Arduino控制器，控制环形掩膜的光透过率；通过单像素探测器接收反射光信号，并将信号传输到电脑进行同步处理。
3)实验平台建设。建立单像素成像实验平台，包括光学组件、掩膜装置、单像素探测器、Arduino控制器和电脑数据采集系统。
4)实验数据采集和分析。通过实验平台采集数据，分析掩膜调制对单像素成像的影响，同时与传统CCD成像进行对比分析。
5)理论模型建立和模拟分析。结合实验结果，建立相关的理论模型并进行模拟分析，以进一步深入理解环形掩膜版连续光场调制的单像素成像方法。
四、预期成果
通过本研究，预期得到以下成果：
1.环形掩膜版连续光场调制的单像素成像方法的原理和数学模型。
2.满足研究所需的环形掩膜版的设计和制作技术。
3.实现可连续调制的单像素成像实验平台，并验证其实现的可行性和可靠性。
4.通过实验数据和理论模拟分析，探究环形掩膜版连续光场调制的单像素成像方法的优劣势和适用范围。
五、研究计划及进度安排
本研究的计划时间为6个月，具体计划和进度安排如下：
第1-2个月，熟悉相关单像素成像技术，学习环形掩膜版的设计制作技术。
第3-4个月，设计并制作适合实验需要的环形掩膜版，构建单像素成像实验平台。
第5个月，进行实验数据采集，分析光强度调制对单像素成像的影响，并进行基于Arduino的控制程序编写和优化。
第6个月，结合实验数据和模拟分析结果，撰写毕业论文和完成毕业设计。
六、参考文献
[1]许斯宇,陈宏林,王斌,等.显微单像素成像技术的发展和应用[J].光电工程,2020,47(1):147-157.
[2]谭宇彤.基于多种光学器件的单像素成像技术研究[D].中国科学技术大学,2019.
[3]李全,马春涛,申少华.基于环形掩膜的单像素成像方法[J].光电子·激光,2020,31(9):1233-1237.