雙通道動(dòng)態(tài)三維成像激光雷達(dá)的系統(tǒng)研究.pdf

1、面陣成像激光雷達(dá)作為三維探測(cè)的一種全新手段，越來(lái)越受到人們的重視，相對(duì)于其他激光雷達(dá)，它具有成像速度快、測(cè)距精度高、不需要掃描裝置等優(yōu)點(diǎn)，在地質(zhì)地貌捕獲、農(nóng)林植被三維特征捕獲、城市規(guī)劃等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文在闡述國(guó)內(nèi)外三維成像激光雷達(dá)研究進(jìn)展和目前成像激光雷達(dá)面臨主要問(wèn)題的基礎(chǔ)上，提出了雙通道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)像素級(jí)配準(zhǔn)后的雙通道成像系統(tǒng)克服了單通道只能靜止拍攝的缺點(diǎn)，可以?xún)蓚€(gè)通道同時(shí)對(duì)目標(biāo)場(chǎng)景拍攝，獲取在恒定增益和

2、線(xiàn)性增益調(diào)制下的灰度圖像，進(jìn)而計(jì)算得到距離圖。因而雙通道成像系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)成像的特點(diǎn)。
　　 本文詳細(xì)介紹了雙通道成像系統(tǒng)的構(gòu)造，并通過(guò)特征點(diǎn)提取和仿射變換相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)通道間的配準(zhǔn)。研制了整個(gè)成像系統(tǒng)的中的電路控制系統(tǒng)，包括信號(hào)產(chǎn)生電路、門(mén)選通電路、線(xiàn)性增益調(diào)制電路、溫度控制電路和電源電路，并分析了控制信號(hào)的質(zhì)量對(duì)激光雷達(dá)測(cè)距精度的影響。實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果表明，研制的電路性能良好，對(duì)測(cè)距精度的影響很小。樣機(jī)研制完成后分別在室外

3、進(jìn)行了靜態(tài)測(cè)距和動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：增加半導(dǎo)體激光器的輸出功率、提高接收系統(tǒng)的效率后，樣機(jī)可以在飛機(jī)上實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)成像。
　　 本文還結(jié)合成像激光雷達(dá)的測(cè)距原理，首次分析了在點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)受限的情況下，反射率、實(shí)際距離和噪聲等因素對(duì)成像激光雷達(dá)測(cè)距精度的影響，得出了在不同區(qū)域引起測(cè)距誤差的主要原因不同的結(jié)論。根據(jù)理論分析的結(jié)果，提出了對(duì)拍攝得到的灰度圖像進(jìn)行分塊復(fù)原來(lái)提高測(cè)距精度的方法，仿真結(jié)果顯示：對(duì)于距離突變不多的目標(biāo)場(chǎng)景，