【摘要】：激光探測技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于水下探測,氣象監(jiān)測等各個領(lǐng)域,發(fā)展飛速。而激光主動層析探測技術(shù)則是通過電子門的開關(guān)對激光沿程傳輸和成像過程進行切片分離,把整個沿程成像的過程分解為不同距離范圍內(nèi)的多幅切片像。使用這樣的成像方式極大的降低了激光沿程傳輸過程中大氣介質(zhì)的光散射、閃爍等噪聲對成像的影響,使成像的信噪比有了很大的提升。并且不同的時序切片像包含著探測中的距離信息,對不同時序切片像的處理分析有助于后期對探測目標的三維重建工作。綜上,本文將對激光主動層析探測的整個過程進行仿真研究。著重考慮激光傳輸鏈路的時空特性,本文建立了激光層析探測中與時域和空間回波能量有關(guān)的算法數(shù)學模型,并使用簡單三維目標的成像結(jié)果與蒙特卡洛法(MCM)進行了對比驗證;本文使用仿真程序?qū)煞N簡單三維探測目標在不同激光脈沖寬度和門控寬度條件下的回波能量空間分布情況和最終層析成像結(jié)果進行了分析研究,并使用質(zhì)心法初步對多幅仿真切片像進行了圖像的三維重建工作;為了分析主動探測過程中激光在空間中的能量傳輸特性,本文首先使用電磁學軟件對不同氣溶膠粒子的光學特性進行了計算分析,并最終建立了不同粒子光學特性數(shù)據(jù)庫和在仿真程序中的調(diào)用模型。對不同粒子光學特性數(shù)據(jù)庫的調(diào)用完善了激光傳輸與能量衰減等算法模型,為激光能量傳輸過程的計算提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ);為了建立完整的層析成像仿真平臺,針對復雜三維探測模型的成像、大氣介質(zhì)的衰減與回波探測和目標的三維重建等問題,本文建立了學校附近大樓三維模型來進行不同參數(shù)下的仿真成像工作,并對不同參數(shù)下得到的切片像序列進行了三維重建并評價了重建結(jié)果的優(yōu)劣和其影響因素,為激光主動層析探測實驗的參數(shù)選擇和系統(tǒng)設(shè)計提供了仿真數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
[Abstract]:Laser detection technology has been widely used in underwater detection, meteorological monitoring and other fields. On the other hand, the laser active tomography is used to separate the laser from the imaging process through the switch of the electron gate, and the whole process of the laser along the path is decomposed into multiple slice images in the range of different distances. By using this imaging method, the light scattering and scintillation of atmospheric media in the process of laser propagation are greatly reduced, and the signal-to-noise ratio (SNR) of the imaging is greatly improved. And different sequential slice images contain the range information in detection. Processing and analysis of different sequential slice images is helpful to the 3D reconstruction of target detection in the later stage. In summary, the whole process of laser active tomography detection is simulated. Considering the space-time characteristic of laser transmission link, a mathematical model related to time domain and space echo energy in laser tomography detection is established in this paper. The imaging results of simple 3D target are compared with Monte Carlo method (MCM). In this paper, the spatial distribution of echo energy and the final tomography results of two simple 3D targets under different laser pulse widths and gated widths are analyzed and studied by using the simulation program. Using the centroid method, the 3D reconstruction of a number of simulated slice images is carried out. In order to analyze the energy transmission characteristics of laser in space during active detection, the optical properties of different aerosol particles are calculated and analyzed by electromagnetic software. Finally, the database of optical properties of different particles and the call model in the simulation program are established. The algorithm models of laser transmission and energy attenuation are improved by calling the database of optical properties of different particles, which provides a data basis for the calculation of laser energy transmission process. In order to establish a complete tomography simulation platform, aiming at the problems of imaging of complex 3D detection model, attenuation of atmospheric medium and echo detection and 3D reconstruction of target, etc. In this paper, a three-dimensional model of the building near the school is established to simulate the imaging under different parameters, and the sequence of slice images obtained under different parameters is reconstructed, and the merits and demerits of the reconstruction results and the influencing factors are evaluated. It provides the simulation data basis for the parameter selection and system design of laser active tomography detection experiment.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN249

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉覺平;;麥克斯韋方程組的建立及其作用[J];物理;2015年12期

2 馬雪松;張海洋;韓磊;趙長明;楊蘇輝;;激光主動探測成像中全景拼接的算法研究[J];激光與紅外;2015年08期

3 王宏禹;邱天爽;;微分方程格林函數(shù)法的研究[J];信號處理;2015年04期

4 趙建川;王弟男;陳長青;郭勁;;紅外激光主動成像和識別[J];中國光學;2013年05期

5 柴國貝;張建奇;黃曦;郭冰濤;田利敏;;用于激光雷達成像仿真的動態(tài)場景模型[J];西安電子科技大學學報;2014年02期

6 李達;李云霞;蒙文;韓曉飛;;激光主動成像技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展[J];電光與控制;2013年09期

7 竹孝鵬;劉繼橋;賀巖;李小莉;畢德倉;陳衛(wèi)標;;532nm激光距離選通成像系統(tǒng)[J];紅外與激光工程;2012年02期

8 王平;高穎慧;李飚;李君龍;沈振康;曲智國;;激光成像雷達空間目標探測與識別技術(shù)[J];現(xiàn)代防御技術(shù);2012年01期

9 張健;張雷;曾飛;王旭;趙嘉鑫;田海英;任航;李俊峰;;機載激光3D探測成像系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀[J];中國光學;2011年03期

10 劉增平;;CST軟件在計算雙層球粒子散射場中的應(yīng)用[J];電子測量技術(shù);2011年01期

相關(guān)博士學位論文 前5條

1 趙文娟;大氣氣溶膠對激光的衰減特性研究[D];西安電子科技大學;2014年

2 李娟;粗糙面及其與目標復合電磁散射的FDTD方法研究[D];西安電子科技大學;2010年

3 袁浩波;基于NURBS建模的高階矩量法[D];西安電子科技大學;2009年

4 張華永;典型粒子對高斯波束散射特性的研究[D];西安電子科技大學;2008年

5 丁偉;時域有限差分法關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用研究[D];西安電子科技大學;2007年

相關(guān)碩士學位論文 前8條

1 周洪賀;基于DLOS算法的激光探測成像仿真研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

2 王偉;基于距離選通門控切片激光成像精度的實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

3 李超;基于距離選通激光成像精度研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

4 張格;激光成像雷達技術(shù)的研究[D];西安電子科技大學;2011年

5 楊寶森;激光主動成像系統(tǒng)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

6 王菲;基于CST的艦船RCS的研究[D];哈爾濱工程大學;2011年

7 劉妍;基于距離選通激光成像的實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

8 劉敏;基于距離選通技術(shù)的激光三維成像系統(tǒng)仿真研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

，

本文編號：2319921