【摘要】：壓縮傳感技術(shù)是近年來(lái)提出的一種新型的信號(hào)處理手段,其優(yōu)點(diǎn)在于信號(hào)的投影測(cè)量數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)小于基于香農(nóng)采用定理的傳統(tǒng)采樣方法所獲得的數(shù)據(jù)量,因而目前被廣泛應(yīng)用于和信號(hào)處理相關(guān)的各種領(lǐng)域。本文分析了壓縮傳感三維成像技術(shù)目前存在的問(wèn)題和不足,即處理數(shù)據(jù)量大、處理速度無(wú)法滿足要求,測(cè)距精度無(wú)法保證、圖像信噪比有待提高。提出一種距離編碼的壓縮傳感成像技術(shù),將傳統(tǒng)的基于距離切片的壓縮傳感技術(shù)技術(shù)的運(yùn)算量從N次,減小到2次,大大提升了激光三維成像的速度。構(gòu)建了基于距離編碼的三維激光成像系統(tǒng)的仿真平臺(tái),編寫(xiě)了調(diào)制發(fā)射系統(tǒng)模塊,接收采集系統(tǒng)模塊,控制處理系統(tǒng)模塊。仿真結(jié)果表明,OMP算法在稀疏度為200時(shí)以DCT和FFT基作為稀疏變換基的H物體信噪比分別是2.90和2.97,T物體的信噪比為3.92和4.87。而GPSR以DCT基做稀疏變換的H和T物體圖像的信噪比是2.98和4.85,TV算法的信噪比是13.19和19.78。驗(yàn)證了TV算法是最適合的算法。再使用TV算法進(jìn)行三維成像仿真,其結(jié)果證明了距離編碼三維成像的可行性。半實(shí)物仿真結(jié)果顯示,OMP算法下,稀疏度為200時(shí)以DCT基作為稀疏變換的圖像H和T的信噪比分別是5.25和5.05。以FFT作為稀疏變換的信噪比分別是5.08和4.63。而GPSR以DCT基做稀疏變換的圖像的相應(yīng)信噪比是3.34和4.69。采用高斯隨機(jī)采樣矩陣相比于伯努利隨機(jī)采樣矩陣的效果在整體圖像上,尤其在H圖像上有所提高。GPRS算法上也在H物體的信噪比上有提高。結(jié)果證明隨機(jī)高斯矩陣比單純的伯努利隨機(jī)采樣矩陣的測(cè)量結(jié)果要好。搭建激光三維成像實(shí)驗(yàn)平臺(tái),調(diào)制發(fā)射系統(tǒng)采用激光器、DMD微鏡、凸透鏡組成,接收采集系統(tǒng)采用PIN探測(cè)器、跨阻放大器和高速采樣器組成,控制處理系統(tǒng)采用用來(lái)觸發(fā)信號(hào)的PIN探測(cè)器和用來(lái)控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)組成。實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)為形狀規(guī)則的H、I、T等字母形狀物體,實(shí)驗(yàn)環(huán)境為黑暗的密閉環(huán)境,系統(tǒng)達(dá)到35.97的系統(tǒng)信噪比,并能對(duì)不同反射率的規(guī)則物體重構(gòu)出較為清晰的像。最后探究采樣率和測(cè)量平均累積次數(shù)對(duì)成像圖像的影響,經(jīng)計(jì)算表明TV算法在5%的采樣率下仍可以還原出較為規(guī)則的圖像,而隨著平均累積次數(shù)的提高,成像圖像信噪比也在不斷提高。接著采用了三種不同的編碼方式,證明了三種編碼方法都較好地保持了一定的測(cè)距精度。其中線性編碼的H圖像測(cè)距精度最小,達(dá)到0.38 m,指數(shù)編碼的T圖像測(cè)距精度最小,達(dá)到0.71 m。對(duì)于距離誤差而言,根號(hào)編碼的H圖像測(cè)距誤差最小,達(dá)到0.38 m,指數(shù)編碼的T圖像測(cè)距誤差最小,達(dá)到1.34 m。最后我們采用了空間濾波的方法,根據(jù)三組測(cè)量結(jié)果,H測(cè)距精度最小的是根號(hào)編碼下中值濾波,為0.23 m,T測(cè)距精度最小是指數(shù)編碼下的二維濾波,為0.34 m。在距離偏差方面,H最好的測(cè)距精度是線性編碼下的自適應(yīng)維納濾波,為0.38 m,T最好的測(cè)距精度是指數(shù)編碼下的二維排序?yàn)V波,為1.31 m,測(cè)距精度都有所提高。在圖像的空間濾波下,中值濾波得到的像素信噪比最高,相比于原始圖像提高到原來(lái)的1.26倍。
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【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TN249

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2278589