本文關(guān)鍵詞：基于激光距離選通成像系統(tǒng)的三維圖像重構(gòu)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于水體和霧霾等對光輻射傳輸?shù)纳⑸鋰乐?使得在這種環(huán)境中的光電成像可見距離短、對比度低、可視效果差,提高在這種特殊環(huán)境下光電圖像的清晰度和成像系統(tǒng)探測性能成為高光衰減環(huán)境下光電成像探測急需解決的問題。激光距離選通成像技術(shù)是一種“距離層析”成像技術(shù),通過控制選通門寬與激光脈沖間的相對延遲可對特定距離處目標進行成像,被濾除路程中的大氣散射輻射的影響,具有成像清晰、對比度高、抗干擾能力強、不受背景環(huán)境影響等優(yōu)點,因此激光距離選通成像技術(shù)已成為國內(nèi)外重點研究的關(guān)鍵技術(shù)。國內(nèi)外針對激光距離選通成像系統(tǒng)的小型化、選通圖像的圖像降噪、增強、實時化圖像處理等進行了廣泛研究,現(xiàn)已發(fā)展成為一種成熟的光電成像技術(shù)。三維圖像重構(gòu)是結(jié)合成像系統(tǒng)工作模式,根據(jù)獲得的二維圖像還原出目標三維信息的技術(shù)。三維圖像可以是我們更加清晰的了解目標的三維信息,對于遙感圖像分析、軍事偵察、機器人導(dǎo)航、虛擬現(xiàn)實、加工制造、工業(yè)勘探等各項領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用前景。由于激光距離選通成像系統(tǒng)的“距離層析”式成像方式,使得基于該技術(shù)的三維圖像重構(gòu)成為可能。國內(nèi)外針對基于激光距離選通成像技術(shù)的三維圖像重構(gòu)進行了一定的研究,結(jié)合相關(guān)處理方法實現(xiàn)了基于激光距離選通成像技術(shù)的三維圖像重構(gòu)。本文對基于激光距離選通成像技術(shù)的“切片式”、“質(zhì)心標定式”和“增益調(diào)制式”三種三維圖像重構(gòu)方式進行了理論分析。分析表明:“切片式”需要獲得延遲步進選通圖像序列,通過對步進延遲選通圖像序列的處理實現(xiàn)目標的三維圖像重構(gòu),但這種方式的重構(gòu)精度由選通門寬所決定,需要使用窄門寬相機以實現(xiàn)目標的高精度三維圖像重構(gòu),因此對相機性能有較高要求;“質(zhì)心標定式”同樣需要獲得步進延遲選通圖像序列,但研究發(fā)現(xiàn)該圖像序列的質(zhì)心與目標位置成單調(diào)對應(yīng)關(guān)系,將選通門寬和步進量設(shè)定為5ns,使用高斯型激光脈沖作為照明光源進行仿真,仿真的結(jié)果表明目標位置與質(zhì)心成線性關(guān)系,這種重構(gòu)方式不存在理論誤差,對激光距離選通成像系統(tǒng)硬件無特殊要求;“增益調(diào)制式”通過對目標反射的激光脈沖進行兩種MCP增益調(diào)制,線性增益調(diào)制和水平增益調(diào)制,獲得兩種調(diào)制下的選通圖像,對這兩幅圖像對應(yīng)像素的灰度值求比值,分析表明該比值與目標位置成線性關(guān)系。這種重構(gòu)方式在理論上同樣不存在誤差,但重構(gòu)精度與MCP的調(diào)制效果息息相關(guān),因此需要實現(xiàn)選通型像增強器選通門寬內(nèi)MCP的精確調(diào)制。本文基于實驗室的激光距離選通成像系統(tǒng),對“質(zhì)心標定法”進行三維圖像重構(gòu)的理論進行了標定性驗證和誤差分析。理論表明目標位置與質(zhì)心成線性關(guān)系,首先設(shè)計實驗對兩者間的關(guān)系進行了標定,標定結(jié)果與理論相符。設(shè)計實驗對標定精度進行了驗證,結(jié)果表明均值誤差小于1cm;其次實驗表明使用這種方式進行三維圖像重構(gòu)過程中主要存在量兩大類誤差:整體關(guān)于光斑呈對稱性的彎曲誤差和小范圍內(nèi)的起伏誤差。使用校正矩陣和去噪濾波的方法對這兩種誤差分別進行了處理。
【關(guān)鍵詞】：距離選通 質(zhì)心算法 三維圖像重構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN249
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外激光距離選通成像技術(shù)發(fā)展狀況12-17
• 1.2.1 激光距離選通成像技術(shù)12-13
• 1.2.2 國內(nèi)外激光距離選通成像技術(shù)發(fā)展概況13-17
• 1.3 基于激光距離選通成像系統(tǒng)的三維圖像重構(gòu)發(fā)展概況17-19
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排19-21
• 第2章 激光距離選通成像系統(tǒng)的架構(gòu)21-31
• 2.1 激光距離選通成像系統(tǒng)整體框架21-22
• 2.2 成像系統(tǒng)照明模塊22-23
• 2.3 選通成像模塊23-28
• 2.3.1 選通型像增強器24
• 2.3.2 光電探測器24-25
• 2.3.3 選通控制組件25-27
• 2.3.4 相機27-28
• 2.4 圖像閃動原因分析及改進方案28-30
• 2.5 小結(jié)30-31
• 第3章 激光距離選通成像系統(tǒng)三維圖像重構(gòu)方法分析31-39
• 3.1 引言31
• 3.2 激光距離選通成像系統(tǒng)成像模型31-33
• 3.3“切片法”實現(xiàn)目標的三維圖像重構(gòu)33-34
• 3.4“質(zhì)心標定法”實現(xiàn)目標精確三維圖像重構(gòu)34-37
• 3.5 增益調(diào)制法實現(xiàn)目標的精確三維圖像重構(gòu)研究37-38
• 3.6 小結(jié)38-39
• 第4章 激光距離選通成像的質(zhì)心算法三維圖像重構(gòu)實驗39-52
• 4.1 引言39
• 4.2 質(zhì)心與目標位置關(guān)系的標定性驗證39-43
• 4.3 質(zhì)心關(guān)于光斑分布的彎曲與校正43-46
• 4.4 起伏誤差的校正46-50
• 4.5 小結(jié)50-52
• 總結(jié)與展望52-55
• 參考文獻55-59
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單59-60
• 致謝60

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  本文關(guān)鍵詞：基于激光距離選通成像系統(tǒng)的三維圖像重構(gòu)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：398403