基于距離選通門控切片激光成像精度的實驗研究.pdf

1、激光雷達(dá)經(jīng)過多年的發(fā)展，形成了結(jié)合機(jī)械學(xué)、光電子學(xué)、數(shù)理統(tǒng)計、圖像處理等學(xué)科具有各自獨(dú)特性能的多種成像體制。高精度的三維目標(biāo)像在工業(yè)設(shè)計與加工、逆向工程、探測勘探、目標(biāo)建模及虛擬現(xiàn)實等應(yīng)用中，都具有很廣闊的前景。本文的研究方向為距離選通門控切片激光三維成像，通過理論分析及實驗驗證對這種體制的成像精度問題進(jìn)行探討。
　　本文首先通過較為詳細(xì)的調(diào)研，對國內(nèi)外距離選通技術(shù)的發(fā)展情況進(jìn)行了綜述。分析了不同研究機(jī)構(gòu)的代表性成像系統(tǒng)的性能參數(shù)

2、以及它們在實際應(yīng)用當(dāng)中的優(yōu)勢，引出了本文研究內(nèi)容的必要性。其次，通過分析距離選通技術(shù)原理，對切片像的強(qiáng)度分布特性進(jìn)行了matlab數(shù)值仿真。對比了二值化算法和質(zhì)心算法對激光成像精度的影響，從理論上對成像距離精度的影響因素進(jìn)行了分析。然后，以之前的理論分析為依據(jù)，設(shè)計并搭建了成像實驗系統(tǒng)。完整系統(tǒng)主要由激光發(fā)射系統(tǒng)、同步控制系統(tǒng)、回波探測系統(tǒng)構(gòu)成。對各分系統(tǒng)進(jìn)行了必要的測試，掌握了設(shè)備的工作特性：光束發(fā)散角為4°，重頻1-100Hz可調(diào)；

3、系統(tǒng)固有延遲約13ns，可對1.95m以上的近距離目標(biāo)成像；選通門寬3ns-DC可調(diào)；延遲步進(jìn)達(dá)到ps量級，可以進(jìn)行精細(xì)切片。最后對完整系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試使之工作在最佳狀態(tài)。接下來，完成了厘米級精度的成像實驗。對于9.5m及22m的目標(biāo)，門寬為7ns時距離精度均可達(dá)到0.025m。通過不同條件下的多組實驗，較為系統(tǒng)地分析了不同門寬下的成像距離精度，證實了較小的選通門寬對于保證成像精度具有一定的優(yōu)勢。最后，探討了質(zhì)心算法的適用性問題，提出了一