基于黑磷-二硫化钼(bP-MoS2)光电二极管的高像素分辨率可见到延长短波红外单像素成像
图像与视频处理
2025-10-06 v1
摘要
高分辨率红外成像仪目前比CMOS和CCD相机更昂贵，due to成本高昂的传感器阵列。范德瓦尔斯（vdW）材料为低成本、室温红外光电探测器提供了机遇。尽管基于vdW材料的光电探测器显示出有前景的性能，但尚未实现百万像素阵列。使用vdW材料光电探测器进行成像通常依赖于耗时的机械扫描，且分辨率较低。单像素成像（SPI）为实现高分辨率成像提供了经济实惠的替代方案，仅使用一个光电探测器和一个空间光调制器。vdW材料光电探测器SPI的进展有限，仅有一个先前演示在近红外波段（64×64像素）实现。本文我们展示了一个高分辨率SPI系统（可见光1023×768，延长短波红外512×512），使用黑磷-二硫化钼(bP-MoS)光电二极管，超越了此前vdW材料SPI实现的像素数的64倍。我们引入一种易于实施的边缘检测方法用于快速特征提取。我们采用压缩抽样，缩短成像时间为原来的四分之一。我们的压缩抽样方法基于循环S矩阵，源自基于Hadamard的序列，其中每一行是第一行的循环位移。这使得通过循环卷积和傅里叶变换实现高效成像重建成为可能，在保持关键图像特征的同时，所需测量次数显著减少。我们的方法为使用vdW材料光电探测器的SPI提供了低成本短波红外和中波红外相机的可能性，从而可能推动气体检测、生物医学成像、自动驾驶、安保和监视等领域的进展。
引用
@article{arxiv.2510.02673,
title = {High Pixel Resolution Visible to Extended Shortwave Infrared Single Pixel Imaging with a black Phosphorus-Molybdenum disulfide (bP-MoS2) photodiode},
author = {Seyed Saleh Mousavi Khaleghi and Jinyuan Chen and Sivacarendran Balendhran and Alexander Corletto and Shifan Wang and Huan Liu and James Bullock and Kenneth B. Crozier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.02673},
year = {2025}
}