1.4.1 单光子成像

单光子成像是面向极低光照成像条件下的高灵敏成像。单光子成像是固态成像技术的拓展，光电探测过程的灵敏度可以通过系统设计得到提高，直到最终能探测单个光子到达的光子。

中国科学技术大学徐飞虎教授等人提出了高效的少光子计算成像算法，首次实现每个像素只探测一个光子的超低光、高灵敏三维成像。单光子成像技术通过脉冲激光照射目标，在回波光子数极少的情况下，采用大口径光学镜头进行收集，通过单光子探测器记录光子到达时间，并由光子计数器记录信号个数，并基于泊松统计的方法，通过增大重复次数，可累积出目标光强信息与距离信息，从而实现对目标的灰度成像及三维成像。2019年，该算法打破了单光子三维成像的最远距离记录，能够以每像素1光子的灵敏度对45km远的物体成像。中国科学技术大学潘建伟院士、徐飞虎教授等实现超过200km的远距离单光子三维成像，首次将成像距离从十公里突破到百公里量级（见图1-6），为远距离目标识别、对地观测等领域应用开辟出新道路。

图1-6 单光子成像