６７一 第】６卷第２期 光 学 学 报 ＡＣＴＡ ＯＰＴＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ Ｖｏ１．Ｉ６．ＮＯ ２ Ｆｅｂｒｕａｒｙ．１ ９９６ ｌ９９６年２月 光子计数成像技术及其应用 曹根瑞俞信 胡新奇 （北京理工大学光电工程系，北京１０００８１） 卢ｈ要介绍光子计数实时图像采集实验系统＾ 其中的高亮度增益的光子成像头通过超强光力中 维透镜与高帧频电荷耦舍器件（ｃｃＤ）摄像机耦台；分析和舟绍了单光子成像模式下系统工作的受 限条件和多光子工作模式下系统的主要综合性能指标一 读出噪声的测定方法；文中给出在自适 应光学弱光波前唯感中的应用、光子噪声分布规律以及光的液粒二象性实验验证等例子 美镶词 引 言Ｉ 堂 ｅｃ ／ 在诸如天文观测、自适应光学弱光波前传感器、拉曼效应和冷光发光等极弱光现象研究 中，通常已不可能把光学图像当作模拟量来处理，而需要通过探测单个毙子的成像位置并在 图像采集卡中进行累积和数字化处理后才能获得物体的完整图像。其中晟 键的基础技术就 是光子探测及其坐标位置的确定。各国先后研究了几种不同类型的具有光子探测能力并能测 定光子坐标的仪器 例如，７０年代英国首先研制成功了将四级级联磁聚焦像增强器通过光学 系统与光导摄像管电视摄像机耦合而构成的早期的光子成像系统（ＩＰＣＳ） ，８０年代开发了采 用微通道板像增强器的光子计数成像系统（ＭＩＣ）口’ 。日本滨松公司在８０年代也研制了由三 级微通道板像增强器作为光子计数成像头和四象限光子位敏传感器组成的光子计数图像采集 系统（ＰＩＡＳ）［ 。美国在８０年代后期成功地发展了一种新型的多阳极微通道陈列（ＭＡＭＡ）式 光子计数成像系统 ， ，此系统具有功耗低、尺寸小、可靠性高等显著优点，因此特别适甩于 空间技术研究 ９０年代初法国发展了一种利用高速数字处理器（ＤＳｐ）实时探测光子坐标的光 子计数成像系统０’ 上述各类光子计数成像系统的共同点是都采用像增强器（ＩＩ）作光电转换和放大，但光子 质心坐标的探测方法却各不相同，分别采用了光导摄像管、电荷耦台器件（ＣＣＤ）、四象限位 敏传感器、多阳极阵列和专用数字信号处理器等。 考虑到工程上的可行性、经济性和灵活性，以及像增强器和ＣＣＤ技术均已高度发展这一 重要因素，作者采甩像增强ＣＣＤ技术建立了光子计数实时图像采集系统，分别用于自适应光 学弱光波前传感器 、生物光学、光的波粒二象性以及光子噪声分布等研究。本文将具体介 绍此系统的构成、性能分析和检测以及实际应用例子等。 ＊国家８６３高技术发展计划资助课题。 收稿日期：ｌ９９４年ｌ１月ｌＢ日；收到修改稿日期：ｌ ９９５年３月３日 光 学 学 报 ６卷 ２ 系统装置 采用像 强ＣＣＤ技术的光子计数实时图像采集系统原理框图如图１所示。其中带有制 冷系统的双微通道板像增强器具有增益可 橱（１ ０。～］０７）功能，既可以在多光子模拟成 像模式下工作，又可在单光子计数成像模 式下工作 像增强器荧光屏上的图像通过 个中继透镜组耦合到高帧频（８４０ ｆｒａｍｅ，／ ｓｅｃ）ＣＣＤ上。为了使用方便与灵活，中继透 镜组由两个无限共轭的物镜构成，其中前 ｙ ｌｌ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｎ ｃｏｕｎｔｉｎｇ ｉｍａｇｅ物镜采用Ｆ ０．７５超强光力物镜，以提高光 ’ Ｊｃｑｌ Ｊｉｓｉｏｎ ｕｐ 。岫 。∞ … “ … ’Ｈ－ｐｉｎｈｏｌｅ， 。坼 ‘ 耦合效率。用４８６ ＰＣ计算机进行系统控制 山… 卜 畔 和图像数据处理。图中虚线框内所示为一 弱光目标发生器（其亮度和光谱构成可以 …一 。。一 ＿。。’ 。 ‘’ ￣ｅｄｇｅ（ｆｏｒｉｎｔｒｏｄｕｅｉｎｇ￣ａｗｌｍｎｔｔｉｌｔ）．ＬＡ Ｊｅｎ ｔ＆Ｔ￣ａｙ 调节和修正）和作哈特曼夏克（Ｈａｒｔｍａｎｎ— Ｓｈａｃｋ）波前传感器用的阵列透镜。它们可以被替换成其它研究对象。图中下部所示的光子计 数器则用于标定进入光子计数成像系统中的光子速率。 ３系统性能分析与检测 ３．Ｉ系统的标定 像增强器既可在多光子成像模式下工作，也可在单光子成像模式下工作，所以必须分别 分析和检测其工作性能。为了准确知道实际进入光子计数成像系统的光子速率，可事先分别 用徽照度计和光子计数器作标定。 由于光子计数器探测到的光电子通量不仅与光通量有关，而且在很大程度上取决于光源 的光谱功率分布、所含光学系统的光谱透射比以及光电器件的光谱灵敏度，因此必须确定光 通量与光子通量及光电子通量之间的关系。通过光学系统进八光子计数器的总光通量 及其 对应的光子通量 分别为： ＝６８３』ＣＰ ）Ｔ（ （枷 （Ｉａｒ） （ｐｈ。ｌｏｎ／ｓ） … （２） 卜 ） （ ）Ⅳ ）ｄ 式中Ｐ （ ）为光源的相对光谱功率分布，Ｃ为Ｐ ｎ）的系数， （ ）为光学系统的光谱透射比． Ｔ’（ ）为光谱光视效率，Ｎｗ（ ）＝５．０３４ ｘ １０ （光子 ， 以岬为单位）［１０３。因为光源的绝对 光谱功率分布很难准确测定，所以（］）式和（２）式所示的光通量 和光子通量 的绝对值也 就很难直接计算，但是光源的相对光谱功率分布Ｐ （ ）、光学系统的光谱透射比 （ ）可以事 先准确测定，所以它们的比值可按下式算出： ， Ｋ＿＝ 一１Ｊ ＣＰ （ ） （＾） （ ）以／ｌ ６８３ Ｉ ＣＰ （ ） （ ） （ ）ｄ Ｉ（ｐｈｏｔｏｎ／ｌｍ） （３） ２期 曹根瑞等： 光子计数成像技术及其应用 因为总光通量 可利用微照度计直接测定，所以总光子通量Ｒ一也就可以求得。考虑到光电子 通量不仅与进入光子计数器的光子通量有关，还与光电探测器的光谱量子效率 （ ）或光谱灵 敏度ｓ（ ）有关，所以光电子通量的计算公式需改写为： ＾． 』删 （ ） （ ）Ⅳ （＾） （＾）叽／Ｅ６８３ ｊ ｅＬ（＾） （＾） （Ａ）ｄ＾］ ０．９０７×１ ０ ｌＥＡ卜 ）Ｔ（ （ ）ｄＡ／［』 （ （ （枷 （ｐｈｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ （ｄ） 式中 一ＥＡ为进入光子计数器的光通量， 为由微照 度计测出的照度值（流明），Ａ为光子计数器的通光面积 （ｒａｍ ）， ～ 为（４００￣７６０）ｔｌｉｎ， ～ 取决于光子计 数中光电倍增管的光谱响应范围。利用（３）式和（４）式可 以分别计算出与不同光通量 或照度目的测量值相对应 的光子通量Ｒ 和光电子通量尼。同时也可以利用光子 计数器直接测量光电子通量见并与计算值相比较 实 验表明两者颇为一致 。图２所示为用微照度计测得的 照度值日与由光子计数器测得的对应光电子通量见的 关系曲线。由图看出， 与见之间有着良好的线性关 ｉｉ］ｕｍｉｎａｎｃｅ Ｒ．（ｐｈｏｔ∞１ Ⅲ／Ｔ ） Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｒｅ］ａｔｌｏｎｓｈｌｐ Ｉ￣ｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｍｉｃＴｏｐｈｏｔｏｍｅｔ￣ｒ 系，因此可以确信利用光子计数器标定的进入光子计器 ａｎｄ ｉｔｓ ｃｏｌ＊ｒｅｓｐｏｎｄｉ￣ｔｇ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ ｆｌｕｘ见 ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ ｐｈｏｔｏｎ ｃ０Ｌｍ ．Ｔｈｅ 成像系统的光子通量值，并可进一步据此评定系统的工 作性能。 ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ ａ１＂￣ｌ ｉｓ ５ ｍｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅ ｔｉｍｅｉｓ】ｍＳ ３．２系统工作的受限条件 当要求光子计数成像系统在单光子成像模式下工作时，由于系统的时间分辨率和空间分 辨率都是有限的，因此允许进入系统的最大光子速率将受到一定限制。 ３ ２．１从时间域考虑 根据光子散粒噪声在时间上服从泊松分布规律可导出像增强器光阴极在 时间内发射ｎ 个光电子的概率密度为： Ｐ（ ．Ａｔ） 些 ：！ Ｉ 二堡 ２ ｅｘｐ（一ｕ） 目ｊ （５） 式中见为平均光电子通量（ｏｐｔｏ￣ｌｅｃｔｒｏｎ／ｓ）； 为采样时间。在本系统中像增强器荧光屏的余 辉时间≤０．１ ｍｓ，ＣＣＤ摄像机的帧频为８４０ ｆｌａｍｅ／ｓ，因此取出为１ ２ Ｕ一见出为在 采样时 间内采得的平均光电子数，或称为计数强度。由（５）式可求出系统在出时间内保证只发生一 个光子事件和不发生光子事件的总概率，即系统保证工作在单光子计数状态的概率为： Ｐ＝Ｐ（０，出）＋Ｐ（１，Ａｔ）一ｅｘｐ（一Ｕ）＋Ｕ ｅｘｐ（一 ）一（Ｔ＋ ）ｅｘｐ（ ） （６） 由（６）式可求出不同计数强度下的单光子事件概率值 例如当Ⅳ一０．２，对应的概率值为 ０ ９８ 如以此值为确定单光子事件的标准，则采样速率为８４０ ｆｌａｍｅ／ｓ情况下为保证系统处在 单光子计数成像工作模式所允许的系统任意点处的最大平均光电子通量为：尼…＝Ｕ／ａｔ一 ０ ２１０ ００１２＝１６７（ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ／ｓ或ｃＰｓ）。 ３ ２．２从空间域考虑 光 学 学 报 ｌ６卷 系统中单光子事件在像增强器荧光屏上产生的光斑直径约为０．０６ ｉｎｍ，所以从空间意义 上看，当出现单光子事件的概率为０．９８时，所对应的单位面积内每秒钟计得的单光子事件 数应约为 一一 ； 一５·９Ｘ１０‘（ｃｐｓ／ｍｍ ）。 这也就是为保证系统处在单光子计数成像工作模式而对进入系统的单位面积内的最大平 均光电子通量的限定值。至于允许的最小值Ｎ 则取决于系统的暗噪声，实验测定此值为 Ｏ．３（ｃ￣／ｍｍ ）。 不同计数强度下本系统实测的光子事件的概率密度分布如图３所示。图中各曲线为与各 组测量值对应的泊松理论分布曲线。由图可看出，光子噪声的泊松分布规律在本系统中得到 了很好的验证。 至于系统在多光子成像模式下的工作性能，主要取决于系统的读出噪声。图４所示为本 系统读出噪声 与对应增益Ｇ的实测结果。当系统的增益０和像增强器的致冷温度变化时， 其读出噪声将随之而变 ］。 。 Ｐｈｏ（ｏｎ ｃｏａｎ１￣ Ｍｅａｎ￣ｉｇｎａ］ （ＡＤＵ） ａｎｄ ｇａｉｎ Ｆｉｇ．３ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ Ｐｏｉ￣ｓｏｎ（１ｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈｏｔｏｎ ｎｏｉｓｅ ｆｏｒ ＵＪｆｆｅｒｅｎｔ ｍｅａｎ ｐｈｏｔｏ￣ Ｆｉｇ－《Ｅｘｐｃｒｉｉ ｒｌｃ ｒｌＩａ］ｒｅ．ｓｕｉｔｓ ｏｆ ｒｅａｄ ｏｕｌ ｎｏｉｓｅ ０ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｏｐｅｒａｔｅｄ ｉｎ ｍｕｌｔｉ ｏＩ】ＯｔｏＤ ｉｍａｇｉｎｇ ｍｏｄｅ．（ＡＤＵ－Ａ／Ｄ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｕｎｉｔ） ４实验结果 图５所示为本系统用于弱光哈特曼一夏克波前传感器时，分别在多光子和单光子模式下 工作时测得的波前畸变探测误差与每个子孔径内接收 到的光电子数的关系曲线 由图可看出，单光子工作模 式下的渡前探测精度明显高于多光子工作模式，这是因 为在单光子工作模式下系统的读出噪声 将趋近于零， 系统在非常接近于光子噪声受限的理想状态下工作 本系统在光子计数弱光水平下的杨氏干涉实验结 果如图６和图７所示，当系统仅采集一帧图像时在监 Ｐｈｏｔ钟｜ｅｄＴｏ憎 视器上只能看到几个随机出现的代表到达干涉场的光 子的亮点，随着积累图像帧数的增加，干涉花样显得越 来越清晰，光的波粒二象性得到了形象生动的验证。 Ｆｉｇ．５ Ｉ、ｌ·Ｌ ｒ…ｌ‘… 】 ｒ Ｌｉｌｌ 氍 ｓｉｎｇ ｅｌＴｏｉ￣Ｖｅｒ吕瑚ｕｌ ｗａｖｅｆｒｏｎｔ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｎ ｃｏｕｎｔｓ ｐｅｒ ｏｐｅｒａｔｅｄ ａｔ ｓｕｂａｐｅｒｍｒｅ·ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｍｕｌＵｐｈｏ￣ｎ（ｄａ８ｈｅｄ ｌｉｎｅ）０ｒ ｓｉｎｇｌｅ ｐｈｏｔｏｎ （ｓ。 ｉｄ ｌｉｎｅ）ｉｍａｇｉｎｇ ｍｏｄｅ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ２期 曹根瑞等： 光子计数成像技术及其应用 ｌ ｌ一一 一一ｌ— Ｆｉｇ ６ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｆｉｇ．，ＤＪｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｓｕｍｍａｔｉｚｅｄ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｆｒａｍｅｓ，（ａ）ｏｎｅ ｆｒａｍｅ，（ｂ）５０ ｆｒａｍｅｓ，（ｃ）５００ ｆｒａｍ￣，（ｄ）１ ００００ ｆｒａｍｅｓ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｆｒａｍｅｓ，（ａ）５０ ｆ．ａｍｌ￣ｌ，（ｂ）５００ ｆｒａｒａ￣，（ｃ）５０００ ｆｒａｍｅｓ，（ｄ）５００Ｏ０ ｆｒａｍｅｓ ５结 论 １）近一、二十年问发展起来的光子计数成像技术是研究弱光现象的有力工具，在自适 应光学弱光波前传感、拉曼效应、生物光学、空间光学等弱光研究领域有着广泛的应用前景。 ２） 本文介绍的以像增强器和ＣＣＤ技术为基础的光子计数实时图像采集系统具有使用 灵活方便、通用性强的显著特点，而且随着像增强器和ＣＣＤ技术的不断发展，本系统可以从 中不断受益。 参Ｐ＾ ｓ．，Ｖ３３ Ｂ，Ａ衄ｄｅｍ ＰＩｅ踞 考文献 ａｎｄ Ｅｌｅｃｌｒｏａ Ｌ １Ｊ Ａ．Ｂｏｌ￣ｅｎｂｅｒｇ，Ｄ．Ｅ．Ｂｕｒｇｅｓｓ，Ｉａｇｍｅ ｐｈｏｔｏｎ ｃｏｕｎｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ａｓｔｒｏｎｏｍｙ．Ａｄｖ ｆ ．，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ．１９７２：８３５～８４９ Ｌ２Ｊ Ｊ．Ｌ．Ａ．Ｆｏｒｄｈａｍ，Ｄ．Ａ．Ｂｏｎｅ，Ｐ．Ｄ．Ｒｅａｄ Ｏ１．， Ａｓｔｒｏｎｏｍｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａ ｍｉｃｒｃ￣ｅｈａｎｎｅｌ ｐｌａｔｅ ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｄ ｐｈｏｔｏｎ ｃｏｕｎｔｉｇ ｄｅｔｎｅｃｔｏｒ．Ｊ＿Ｉｆ帆Ｎｏ１．正 曲．Ｓｅｅ，，１９８９，２５７ ｌ ５ｌ３～５２１ ［３］Ｒ．Ｗ．Ａｉｒｅｙ，Ｔ．Ｊ．Ｎｏｒｔｏｎ，Ｂ．Ｌ＿Ｍｏｒｇａｎ“ａ１．，ＤＱＥ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ＭＣＰ ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒｓ ｆｏｒ ａｓ￣ｏｎｏｍｙ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｈｅ Ｍｌｃ Ｉｔ ｐｒｏｇｒａｍｍｅ．Ｐｒｏｃ．８ＰＩＥ．１９９０．１２３５：３３８～３４５ Ｌ ４ ｊ Ｙｕｔａｇａ ＴＳｕｃｈｉｙａ，Ｅｉｊｌ Ｉｎｕｚｕｋａ，Ｔａｋｅｈｉｒｏ Ｋｕｒｏｎｏ ｅｔ ．，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｊ．１ｍａｇｉａｇ ＴｅｃＪ￣ｎｏ１．１９８５·１１（５）：２ｌ５～２２０ Ｐｈｏｔｏｎ ｃｏｕｎｔｉｎｇ ｉｍａｇｅ ａｃｑｕｉｓｉｉｔｏｎ ｓ￣ｔｅｍ ａｎｄ ｉｔｓ Ｅ５３ Ｊ．Ｇ．Ｔｉｍｏｔｈｙ，Ｊ．Ｓ．Ｍｏｒｇａｎ，Ｄ．Ｃ．Ｓｌａｔｅｒ ｅ ｌｌ５８｛１ ０４～ｌ１７ ， ＭＡＭＡ ｄｅｅｔｃｔｏｒ ｓ￣ｔｅｍｓ：Ａ ｓｍｔｌｔｓ ｒｅｐｏｒｔ．Ｐｖｏｃ．，ｇＰＩＥ，１９８９， ［５３ Ｄ．Ｂ．Ｋａｓｌｅ，Ｊ．Ｓ－Ｍｏｒｇａｎ，Ｈｉｇｈ ｒｅ￣ｏｌｕｔｉｏｎ ｄｅｃｏｄｉｎｇ ｏｆ ｍｕｌｔｉ ａｎｏｄｅ ｍｉｃｒｃｅｈａｎｎｅｌ ａｒｒａｙ ｄｅｔｅｃｔｏｒ．Ｐ ．ＳＰｔＥ， １９９１．１５４ｌ：５２～５８ Ｅ７３ Ｊ．Ｓｅｔｍｙ，Ｇ．Ｌｅｌｉ￣－ｖｒｅ， Ｗａｖｅｆｒｏｎｇｔ ｓｅｎｓｉｇ ｎａｎｄ ｄｏｏ￣ｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ ｄｅｇｒａｄｅｄ ｐｈｏｔｏｎ ｃｏｕｎｔｉｎｇ ｉｍａｇｅ￣． Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ．１９９３．１９８２：３６８～３７２ ［Ｂ］Ｆ．Ｆｔｄｏｕｈ，Ａ．Ｂｌａｚｉｔ，Ｇ． Ｉｉ ｒｅ， Ｒｅａｌ ｔｉｅ ｍｐｈｏｔｏ ｅｅｎｔｔｏｉｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｆ０Ｉ ｐｈｏｌｏｎ ｃｏｕｍ Ｊｎｇ ａｎｄ ｗａｖｅｆｒｏｍ ｓｅｎｓｉｎｇ ｃａｍｅｌｒａ．Ｐｒ ．ＳＰＩＥ．１９９３．１９８２：２８８～２９２ ［９］Ｇｅｎｒｕｉ Ｃａｏ，Ｘｉｎ Ｙｕ，ＡｅＣｔｔｒａｃｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａ Ｈａｒｔｍａｎｎ Ｓｈａｃｋ ｗａｖｏｆｒｏｎｔ ｏ ＥｎｇＮｑ，１９９４，３３【７）ｆ ２３３１～２３３５ ｏｒ ｏｐｅｒａｔｅｄ ｗｉｈ ａ ｔｆａｉｎｔ ｏｂ￣ｃｔ． ［１Ｏ］铃木守，楼井健二郎，菊地启介等，电子技术综合研究所报告（Ｅｌ末），第７１５号．１９７０ １７２ 光 学 学 报 １６卷 ［１１３曹根瑞，俞信，顾若炜等，光子噪声受限的波前传感器的实验研究．北京理工太学学报ｔ ５０周年校 庆专辑，１９９０，ｔｏ（２）：２８￣３６ ［１２３ ｓ．Ｍａｒｃｕｓ，Ｒ．Ｎｅｌｓｏｎ，Ｒ．Ｌｙｎｄ￣，Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ ｅｖａ］ｕａｆｉｏｎ ｏｆ ａ ｆａｉｒｃｈｉｌｄ ＣＣＤ－２Ｉｌ ａｎｄ ａ ＩＩＣＷ ｃａｌｎ盯ａ ｓｙｓｔｅｍ· Ｐ￣ｏｃ．ｓｐ¨ ．１９７９．１７２ ｉ ２０７￣２３１ ［】３］ＧｅｍｍｉＣａｏ，Ｘｉｎ Ｙｕ，Ｓｔｕｄｙ ＯｎｔｈｅＨａｒｔｍａｎｎ￣ＳｈａｃｇｗａｖｅｆＴｏｎｔ ＳｅＩ￣ＳＯ３＂．ＰｍＥＰＩＥ，１９９２，１７５２：１ｌ２～ｌｌ９ Ｐｈｏｔｏｎ Ｃｏｕｎｔｉｎｇ Ｉｍａｇｅ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ Ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃａｏ Ｇｅｎｒｕｉ Ｙｕ Ｘｉｎ Ｈｕ Ｘｉｎｑｉ （ 古 ｏ１＂Ｏ 哪，＆ 冲 胁 ％ ，Ｂ唧幻１０００８１） （Ｒｅｅｅｉｖｅｄ １ ８ Ｎｏｖｅｍｂｅｔ １ ９９４；ｒｅｖｉｓｅｄ ３ Ｍａｒｃｈ １ ９０５） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｅｔ—ｕｐ ｏｆ ｐｈｏｔｏｎ ｃｏｕｎｔｉｎｇ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｉｍａｇｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｊｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｗｈｅｒｅｉｎ ａ ｐｈｏｔｏｎ ｉｍａｇｅ ｈｅａｄ（ａｎ ｉｍａｇｅ ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｒａｄｉａｎｔ ｅｍｉｔｔａｎｃｅ ｇａｉｎ）ｉｓ ｃｏｕｐｌｅｄ ｗｉｔｈ ａ ｈｉｇｈ ｆｒａｍｅ ｒａｔｅ ＣＣＤ ｃａｍｅｒａ ｂｙ ａ ｓｕｐｅｒ ｐｏｗｅｒｆｕｌ ｒｅｌａｙ ｌｅｎｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｅｍｍｉｔａｎｃｅ ｏｆ ｏｂｊｅｃｔ ａｒｅ ａｎａｌｙｓｅｄ ｆｏｒ ｓｉｎｇｌｅ ｐｈｏｔｏｎ ｉｍａｇｉｎｇ ｍｏｄｅ．Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｒｅａｄｏｕｔ ｎｏｉｓｅ———————ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉｐｈｏｔｏｎ ｉｍａｇｉｎｇ ｍｏｄｅ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｅｘａｍｐｌｅｓ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｊｎ ａｄａｐｔｉｖｅ ｏｐｔｉｓ ｗａｖｅｆｒｏｎｔｅ ｓｅｎｓｏｒ ｏｐｅｒａｔｅｄ ｗｉｔｈ ａ ｆａｉｎｔ ｏｂｊｅｃｔ．ａｎｄ ｉｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｎ ｎｏｉｓｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｗａｖｅ—ｐａｒｔｉｃｌｅ ｄｕａｌｉｔｙ ｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ． ａ。 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｏｈｏｔｏｎ ｃｏｕｎｔｉｎｇ ｉｍａｇｅ ａｃｑｕｉｓｉｉｏｎ，ｔ ｉｍａｇｅ ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ．
