【摘要】：激光三維雷達(dá)技術(shù)相比于目前其它的成像技術(shù)(如合成孔徑雷達(dá)、紅外、毫米波、可見光等),可以直接獲得高精度的三維數(shù)據(jù),形成更豐富的圖像信息(包括3D范圍圖像,灰度圖像等)與抗干擾(如電磁,背景,和陽光)能力。正因?yàn)槿绱?激光三維成像雷達(dá)正成為主動(dòng)式成像探測的一個(gè)重要發(fā)展方面,得到我軍和外軍的高度重視。然而,目前的激光三維成像技術(shù)受限于探測器陣列規(guī)模和激光器及掃描結(jié)構(gòu),在掃描速度、精度等方面難以獲得進(jìn)一步提高,亟待需要突破。本文針對上述現(xiàn)有的激光三維成像技術(shù)的不足從陣列調(diào)制、光電檢測、陣列解調(diào)的原理與結(jié)構(gòu)出發(fā),結(jié)合后期的重構(gòu)與復(fù)原,開展了基于CDMA激光復(fù)用編碼的陣列激光三維成像雷達(dá)探測技術(shù)研究,利用激光編碼成像系統(tǒng)總體技術(shù)以及數(shù)據(jù)處理技術(shù),提出了一種基于激光編碼調(diào)制技術(shù)的新型激光三維成像方法,通過對激光進(jìn)行N段編碼調(diào)制,實(shí)現(xiàn)用M個(gè)探測器接收器同時(shí)測量M*N個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),從而實(shí)現(xiàn)了高分辨率新型線陣激光成像。通過對陣列的三維激光雷達(dá)系統(tǒng)仿真建模研究,建立了相應(yīng)的系統(tǒng)模型,它能逼真地模擬和估計(jì)的三維陣列的激光雷達(dá)系統(tǒng)的關(guān)鍵特性,有助于信號(hào)處理算法的研究。并且提出了一套信號(hào)處理方案,包括弱信號(hào)提取、波形分解、信號(hào)解調(diào)及檢錯(cuò)糾錯(cuò)。對于初步的雷達(dá)系統(tǒng)提出了回波信號(hào)濾波和圖像增強(qiáng)的算法。本系統(tǒng)方案能更快地實(shí)現(xiàn)對地測量,而且可以實(shí)現(xiàn)更高的精度。使用CDMA激光調(diào)制的方式實(shí)現(xiàn)APD復(fù)用,通過對激光進(jìn)行N段編碼調(diào)制,用M個(gè)探測器接收器同時(shí)測量M*N個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),極大地?cái)U(kuò)展了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。本文針對線陣編碼激光三維成像雷達(dá)技術(shù)做了深入研究。首先,給出了激光雷達(dá)的分析和建模,主要包括激光發(fā)射系統(tǒng)、大氣傳輸、地物目標(biāo)和接收探測系統(tǒng)；在此基礎(chǔ)上,加入了陣列激光的編碼仿真,詳細(xì)闡述了本文中陣列編碼的思想和算法一一復(fù)用編碼,介紹了激光復(fù)用編碼中使用的正交編碼的原理,闡述了激光復(fù)用編碼在本激光雷達(dá)系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)方式。對于全波形數(shù)據(jù)的處理,首先運(yùn)用時(shí)頻分析的方法,依靠分?jǐn)?shù)階傅立葉變換可以實(shí)現(xiàn)有效去除加性噪聲,利用相關(guān)特性同時(shí)結(jié)合編碼的特性,可以進(jìn)行信號(hào)積累,可以有效地濾除乘性噪聲。使用LM算法對全波形數(shù)據(jù)進(jìn)行分解和擬合,從而對回波脈沖的位置進(jìn)行精確的定位。同時(shí),使用更精確的模型代替高斯函數(shù)對激光器的激光脈沖進(jìn)行擬合,并且得到了更好的擬合效果。使用指定編碼模板與接收到的回波信號(hào)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算,實(shí)現(xiàn)回波信號(hào)的解調(diào),得到相應(yīng)通道回波信號(hào)的信息。同時(shí)利用漢明碼,進(jìn)行錯(cuò)誤檢查和糾正。針對激光散斑噪聲的圖像特征,采用線性加權(quán)平均多元廣義形態(tài)濾波去除斑點(diǎn)噪聲,同時(shí)保持圖像的邊緣,大大提高了圖像中的斑點(diǎn)噪聲抑制能力。同時(shí),由于激光回波信號(hào)較弱,另一方面,噪聲的影響也使信號(hào)(亮條紋)強(qiáng)度降低,反映在圖像上就是像素點(diǎn)的灰度值較小,且集中在一個(gè)很小的范圍內(nèi),因而有必要在不失真的條件下提高各點(diǎn)的相對灰度值�；诟倪M(jìn)的混合蛙跳算法的圖像增強(qiáng)算法,搜索速度快、范圍廣,可以快速地實(shí)現(xiàn)圖像自適應(yīng)增強(qiáng)。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN958.98

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本文編號(hào)：2564487