基于壓縮感知的遠距離主動三維成像研究.pdf

1、遠距離主動三維成像技術(shù)是一種可以獲得遠距離目標物體三維信息的信息獲取技術(shù)。相對于其他三維信息獲取技術(shù)，其具有非接觸、速度快、分辨率高等特點，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于遙感成像、地形勘測、醫(yī)學成像、雷達成像等領(lǐng)域中。因此其在民用和軍用上都有極大的應(yīng)用前景和研究價值。
　　壓縮感知理論是一門新興的信號處理理論，它指出在一定條件下，在遠低于Nyquist采樣定理所要求的采樣次數(shù)下，也能夠精確地重構(gòu)出原始信號。本文提出將壓縮感知應(yīng)用于遠距離主動三

2、維成像，利用壓縮感知理論將信號采樣和壓縮合而為一的特點，解決了傳統(tǒng)三維信息獲取中數(shù)據(jù)量太大的問題。
　　本文首先介紹了三維成像的現(xiàn)狀和壓縮感知理論的基本原理，重點利用壓縮感知原理通過使用高功率脈沖激光器、大口徑望遠系統(tǒng)、數(shù)字微鏡陣列(DMD)、光電倍增管(PMT)和高速數(shù)據(jù)采集卡搭建遠距離二維和主動三維成像系統(tǒng)。分別對距離230m和4.5km左右的目標物體完成了絕對距離的測量，實現(xiàn)了64×64像素的三維成像。并對目標物體稀疏性和采

3、樣率對圖像恢復(fù)質(zhì)量的影響進行了分析。證實在遠距離圖像恢復(fù)上，隨著采樣率的提高，圖像恢復(fù)的質(zhì)量和對比度都有一定程度的提高;目標物體的稀疏性越好，重構(gòu)圖像所需的采樣次數(shù)越少。由于工作于大氣環(huán)境中的遠距離成像系統(tǒng)不可避免的會受到大氣湍流的影響，本文通過模擬仿真大氣湍流對圖像的影響，并利用壓縮感知重構(gòu)了經(jīng)大氣湍流影響的原始圖像，分析了重構(gòu)圖像質(zhì)量。然后本文提出了一種基于距離維度編碼調(diào)制的三維編碼調(diào)制圖像重構(gòu)方法，將距離維度信息加入壓縮感知算法，