基于光子計(jì)數(shù)原理的非視域激光三維成像的精度研究.pdf

1、隨著器件技術(shù)的發(fā)展，特別是高靈敏度、高時(shí)間分辨率的探測(cè)器的出現(xiàn)，使得成像激光雷達(dá)不僅僅局限于對(duì)常規(guī)目標(biāo)的探測(cè)，還被應(yīng)用于一些特殊條件或特殊環(huán)境下目標(biāo)的探測(cè)和識(shí)別，特別是對(duì)非視域目標(biāo)的成像正越來(lái)越受到研究者們的關(guān)注。這項(xiàng)技術(shù)可以發(fā)展應(yīng)用到戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視、搜索營(yíng)救、醫(yī)學(xué)診療等領(lǐng)域。借助于高性能的成像激光雷達(dá)，可以獲取非視域目標(biāo)的回波信號(hào)，利用回波信號(hào)對(duì)非視域目標(biāo)進(jìn)行三維重構(gòu)是非視域成像的關(guān)鍵。本文針對(duì)朗伯體場(chǎng)景，從理論和仿真上對(duì)非視域目標(biāo)重構(gòu)算法

2、和成像精度做初步研究。
　　推導(dǎo)了理想情況下非視域激光成像信號(hào)的多次漫反射傳輸方程。由于非視域成像屬于弱光成像，設(shè)計(jì)了光子計(jì)數(shù)型非視域激光三維成像系統(tǒng)，建立了非視域激光成像信號(hào)的傳輸理論。鑒于光子計(jì)數(shù)屬于概率事件，建立了非視域激光成像信號(hào)的蒙特卡洛仿真模型，仿真了非視域目標(biāo)回波信號(hào)的時(shí)域波形。
　　研究了一種非視域目標(biāo)成像算法，利用橢球面積分路徑將時(shí)域信號(hào)波反演到三維空間中，這種算法可以有效還原非視域目標(biāo)。針對(duì)算法給目標(biāo)的還

3、原圖像帶來(lái)的噪聲，研究了三維拉普拉斯濾波算法，對(duì)非視域目標(biāo)的還原像進(jìn)行濾波處理，分米尺度的非視域目標(biāo)的重構(gòu)像精度可以達(dá)到厘米量級(jí)。
　　研究了非視域目標(biāo)激光三維重構(gòu)像的精度。利用時(shí)間三維反演算法所獲取理想情況下非視域單點(diǎn)目標(biāo)的重構(gòu)位置精度較高，橫向精度可達(dá)到亞毫米，縱向精度可達(dá)到毫米量級(jí)。理想情況下非視域雙點(diǎn)目標(biāo)的成像分辨率不僅受瑞利判據(jù)的限制，還受成像算法所帶來(lái)的噪聲的影響。本文給出了非視域成像分辨率的研究方法，研究表明系統(tǒng)的成