基于光子計數(shù)原理的非視域激光三維成像的精度研究.pdf

1、隨著器件技術(shù)的發(fā)展，特別是高靈敏度、高時間分辨率的探測器的出現(xiàn)，使得成像激光雷達不僅僅局限于對常規(guī)目標的探測，還被應用于一些特殊條件或特殊環(huán)境下目標的探測和識別，特別是對非視域目標的成像正越來越受到研究者們的關(guān)注。這項技術(shù)可以發(fā)展應用到戰(zhàn)場監(jiān)視、搜索營救、醫(yī)學診療等領(lǐng)域。借助于高性能的成像激光雷達，可以獲取非視域目標的回波信號，利用回波信號對非視域目標進行三維重構(gòu)是非視域成像的關(guān)鍵。本文針對朗伯體場景，從理論和仿真上對非視域目標重構(gòu)算法

2、和成像精度做初步研究。
　　推導了理想情況下非視域激光成像信號的多次漫反射傳輸方程。由于非視域成像屬于弱光成像，設(shè)計了光子計數(shù)型非視域激光三維成像系統(tǒng)，建立了非視域激光成像信號的傳輸理論。鑒于光子計數(shù)屬于概率事件，建立了非視域激光成像信號的蒙特卡洛仿真模型，仿真了非視域目標回波信號的時域波形。
　　研究了一種非視域目標成像算法，利用橢球面積分路徑將時域信號波反演到三維空間中，這種算法可以有效還原非視域目標。針對算法給目標的還

3、原圖像帶來的噪聲，研究了三維拉普拉斯濾波算法，對非視域目標的還原像進行濾波處理，分米尺度的非視域目標的重構(gòu)像精度可以達到厘米量級。
　　研究了非視域目標激光三維重構(gòu)像的精度。利用時間三維反演算法所獲取理想情況下非視域單點目標的重構(gòu)位置精度較高，橫向精度可達到亞毫米，縱向精度可達到毫米量級。理想情況下非視域雙點目標的成像分辨率不僅受瑞利判據(jù)的限制，還受成像算法所帶來的噪聲的影響。本文給出了非視域成像分辨率的研究方法，研究表明系統(tǒng)的成