隨著人們對(duì)圖像質(zhì)量要求的提升,傳統(tǒng)的被動(dòng)成像已無法滿足人們的需求,激光距離選通超分辨率三維成像技術(shù)以其成像距離遠(yuǎn),成像分辨率高,獲得圖像信息豐富,受雨雪霧霾等惡劣環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、民用、航空航天、軍事國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域,像人員搜救,海洋探測(cè),港口檢測(cè),航天器軟著陸等等。本文主要對(duì)距離選通超分辨率三維成像技術(shù)進(jìn)行研究,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。首先,進(jìn)行了距離選通三維成像技術(shù)的方案設(shè)計(jì)及理論分析,對(duì)選通的同步控制方案進(jìn)行對(duì)比分析,選擇使用外同步控制的方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。在選通成像設(shè)備的選擇方面,經(jīng)過比較最終選擇ICCD來獲取圖像信息。此外還闡述了目前常用的幾種激光距離選通三維成像技術(shù)的工作原理,針對(duì)基于梯形和三角形距離能量相關(guān)算法的超分辨率方法進(jìn)行了深入的研究,設(shè)計(jì)了一套用于編碼超分辨率選通控制的碼道波形。其次,基于超分辨率三維成像技術(shù)的工作原理,完成了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)與搭建的工作。本文利用Altium Designer軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)并繪制了FPGA控制電路板原理圖,主要由FPGA最小系統(tǒng)、電源管理模塊、同步電平轉(zhuǎn)換模塊、模擬圖像采集模塊、存儲(chǔ)模塊、串口通訊模塊以及Cameralink輸出模塊組成。之后,在軟件設(shè)計(jì)方面,利用Verilog語(yǔ)言在ISE14.7軟件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)對(duì)FPG A的編程設(shè)計(jì),主要包含上位機(jī)向FPGA發(fā)送指令所需串口通訊模塊的設(shè)計(jì)、脈沖激光器與ICCD選通同步控制時(shí)序的設(shè)計(jì)、模擬圖像采集并轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信息模塊的設(shè)計(jì)、SRAM“乒乓”存儲(chǔ)模塊的設(shè)計(jì)、中值濾波的設(shè)計(jì)以及將預(yù)處理后的圖像數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)缴衔粰C(jī)的Cameralink模塊的設(shè)計(jì)。最后,分別選擇了室內(nèi)的17.1m處紙盒箱,以及室外205m處塔樓和220m處樓群作為實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo),進(jìn)行了激光距離選通超分辨率三維成像實(shí)驗(yàn),并對(duì)獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理分析,通過相應(yīng)的距離能量相關(guān)算法,使用Matlab軟件得到了反演推算后的三維偽色彩圖像。
【學(xué)位單位】：長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP391.41;TN791
【部分圖文】：

圖 1.1 激光距離選通發(fā)展示意圖1.2.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀丹麥國(guó)防研究局使用下圖 1.2 所示的三維激光成像系統(tǒng)，采用門控時(shí)間切片技即延時(shí)步進(jìn)方法），在不同延時(shí)時(shí)間對(duì)同一目標(biāo)進(jìn)行照明，將得到的一些列二維信息進(jìn)行空間堆疊處理得到圖像的輪廓及距離信息。該實(shí)驗(yàn)使用具有 532nm 波 YAG 激光器和最小門寬為 100ps 的 ICCD 選通相機(jī)完成系統(tǒng)平臺(tái)的搭建，實(shí)驗(yàn)標(biāo)為 13.5m 遠(yuǎn)處的布偶。其中激光器輸出脈沖能量為 4.3μJ，激光有源成像的距 500m。這套裝置是通過積累成像的，由于激光器輸出能量較低，不能遠(yuǎn)距離成像 1.3 為其獲得的布偶三維成像圖[2]。

丹麥三維激光成像系統(tǒng)裝置

丹麥國(guó)防研究局三維激光主動(dòng)成像結(jié)果
【參考文獻(xiàn)】

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