Experiment Design for a 3D Ghost Imaging Setup Utilizing a LinoSPAD Sensor

dc.contributor.advisorValdmann, Andreas, supervisor
dc.contributor.advisorOmelkov, Sergey, supervisor
dc.contributor.authorBogdanov, Jan
dc.contributor.otherTartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkondet
dc.contributor.otherTartu Ülikool. Tehnoloogiainstituutet
dc.date.accessioned2019-06-14T07:05:18Z
dc.date.available2019-06-14T07:05:18Z
dc.date.issued2019
dc.descriptionAutomatiseerimise ja robootika suurenevad nõudmised seireseadmetele on tinginud kõrglahutusega kolmemõõtmelise kuva kiire arengu. Arvutuslikul kummituskuval põhinev kolmemõõtmeline (3D) kuva on arenev tehnoloogia, millel on harjumuspärase maatrikssensoritepõhise 3D välkkuvaga (ash imaging) võrreldes suurem lahutusvõime. Paraku iseloomustab arvutusliku kummituskuva seadmeid tavaliselt kompromiss kujutise saamiseks kuluva aja ning saadava kujutise lahutusvõime vahel. Magistritöös esitatakse LinoSPAD maatrikstajuril põhineva teaduseksperimendi kavand uudse valguse lennuaja mõõtmisel põhineva 3D arvutusliku kummituskuva meetodi katsetamiseks. Vastupidiselt ühepikslilist valgusdetektorit rakendavale arvutuslikule kummituskuvale, kus üht pikslit kasutatakse terve stseeni pildistamiseks, jaotatakse esitatud meetodis tipptehnoloogilist prototüüp-maatrikstajuritit kasutades pildistatav stseen osadeks nii, et iga maatrikstajuri üksiku piksli vaateväli jälgib vaid osa stseenist. See lahendus lühendab märkimisväärselt kujutise saamiseks kuluvat mõõteaega, kuid ei vähenda saadava kujutise lahutusvõimet. Teaduskatse kavandi koostamisel analüüsiti nõudeid süsteemi valgusallikale ning ruumilisele valgusväljamodulaatorile ja uuriti LinoSPAD maatrikstajuri tööpõhimõtet. Lisaks täiendati kavandit footonihulgaarvutuste, haavelmüra ning üksikfootondetektori surnud aja simulatsioonidega ja esitatava süsteemikavandi ajastusahela katsetamisega. Esitatud süsteemi ranged piirangud ajastamissignaalidele nõuavad piisava sügavuslahutuse saavutamiseks katse elluviimisel optimeerida ajastamissignaale vahendava elektroonika parameetreid. Sellegipoolest kinnitavad tehtud katsed ning simulatsioonid teaduseksperimendi kavandi rakendatavust uudse 3D arvutusliku kummituskuva meetodi katsetamiseks.et
dc.description.abstractHigh-resolution 3D-imaging is a rapidly developing field driven by the increasing sensing requirements of automation and robotics. Computational ghost imaging based 3Dimaging is an emerging technology, offering increased spatial resolution when compared to conventional 3D ash imaging systems. Usually, however, computational ghost imaging systems are characterized by their compromise between image acquisition times and image spatial resolution. This thesis presents a LinoSPAD line sensor based experiment design for a novel time of flight based 3D computational ghost imaging method. Contrary to single-pixel computational ghost imaging, where a single-pixel detector is used for imaging the entire scene, the proposed method utilizes a state-of-the-art prototype sensor array to divide the scene to be imaged between the detector's individual pixels' fields of view. This approach significantly reduces the system's image acquisition times while avoiding a reduction in its spatial resolution. Prior to developing a final design, the requirements for the light source and the spatial light modulator and the capabilities of the LinoSPAD sensor were analyzed. Furthermore, the design was complemented with photon budget calculations, shot noise and detector dead time simulations, and preliminary setup tests focusing on the triggering scheme of the design. The system's stringent timing requirements require the optimizing the parameters of triggering electronics in the experiment's implementation. Regardless, conducted tests and simulations confirm the feasibility of the experiment design for the novel 3D computational ghost imaging approach.en
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10062/64323
dc.language.isoenget
dc.publisherTartu Ülikoolet
dc.rightsopenAccesset
dc.rightsAutorile viitamine + Mitteäriline eesmärk + Tuletatud teoste keeld 3.0 Eesti*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ee/*
dc.subjectkummituskuvaet
dc.subjectüksikpikslikuvaet
dc.subject3D kuvaet
dc.subjectSPAD-maatrikset
dc.subjectGMAPD-maatrikset
dc.subjectstruktureeritud valguset
dc.subjectfootonite lugemineet
dc.subjectghost imagingen
dc.subjectsingle-pixel imagingen
dc.subject3D-imagingen
dc.subjectSPAD-arrayen
dc.subjectGMAPD-arrayeten
dc.subjectstructured lighten
dc.subjectphoton countingen
dc.subject.othermagistritöödet
dc.titleExperiment Design for a 3D Ghost Imaging Setup Utilizing a LinoSPAD Sensoren
dc.title.alternativeLinoSPAD maatrikstajuril põhineva kolmemõõtmelise arvutusliku kummituskuva teaduskatse kavandet
dc.typeThesiset

Failid

Originaal pakett

Nüüd näidatakse 1 - 1 1
Laen...
Pisipilt
Nimi:
Bogdanov_MSc2019.pdf
Suurus:
5.82 MB
Formaat:
Adobe Portable Document Format
Kirjeldus:

Litsentsi pakett

Nüüd näidatakse 1 - 1 1
Pisipilt ei ole saadaval
Nimi:
license.txt
Suurus:
1.71 KB
Formaat:
Item-specific license agreed upon to submission
Kirjeldus: