基于调制传递函数的激光反射层析成像质量评价方法

激光反射层析成像技术作为实现空间目标远距离、高精度探测的有效途径之一，其成像质量的优劣对目标的探测精度有着很大的影响。将调制传递函数引入到激光反射层析成像质量评价中，通过求解激光反射层析成像系统的调制传递函数，得到变量为距离分辨率的调制传递函数曲线，在无需先验图像的情况下实现了对激光反射层析成像质量的定量评价，并搭建实验系统进行了验证。实验结果表明，基于调制传递函数曲线得到的距离分辨率与实验系统距离分辨率的理论计算值基本一致，该评价方法能够准确直观地描述激光反射层析成像质量。     

激光反射层析成像中滤波反投影算法特性研究

激光反射层析成像技术是一种新型的远距离、高精度成像手段。滤波反投影是反射层析图像重构中采用的基础性算法,而滤波器的性能对重构图像的质量有较大影响。分析四种典型滤波器的时频特性,进行激光对目标探测的仿真实验,接收激光反射回波,用多种滤波器分别对回波数据进行处理后重建图像。与原始图像相比并进行图像质量评价,以分析各种滤波器对成像的影响。研究结果表明,在有Poisson噪声干扰的情况下,接收激光反射回波图像的振荡与滤波器有关,重建滤波器的主瓣高度和旁瓣衰减对重建图像的空间分辨能力产生影响。     

激光反射层析成像相位恢复算法研究

针对激光反射层析成像中目标随机抖动与径向运动造成的投影中心失配问题,提出采用相位恢复算法对重构图像进行相位恢复重建,通过反复光强迭代消除目标随机运动造成的相位误差,达到减少重构误差、恢复目标图像的目的。为改进G-S算法收敛速度与恢复精度,提出频域模值加权方法进行投影数据相位迭代恢复,仿真实验表明,将算法收敛速度与收敛精度提高了1.2倍以上。通过对三组仿真实验处理,重构图像的平均相对均方误差由2.487 5下降到0.792 7,有效地恢复了目标图像轮廓。外场实验表明,该算法能够有效消除重构图像伪迹,改善激光反射层析成像系统成像质量。     

远距离激光成像雷达进展

远距离激光成像雷达在军事侦察和空间监视等领域应用广泛.介绍了几种不同类型远距离激光成像雷达的基本原理,给出几种不同类型的远距离激光成像雷达,并指出了激光成像雷达的发展趋势.     

反射层析激光雷达实现小远目标超分辨成像

<正>反射层析激光雷达是一种新型成像探测技术手段,探测系统发射脉冲激光束对目标进行全覆盖,通过其与目标之间的相对运动,多角度准确获取包含目标表面反射分布信息的回波数据,并解算得到反射系数投影分布。根据傅里叶切片定理,投影数据的一维傅里叶变换和目标投影图像的二维傅里叶变换相等,利用专用算法进行重构处理,从而实现激光垂轴方向的目标投影成像。该成像方式在激光回波信噪比足够大的情况下,成像分辨率与探测距离、系统孔径无关,而主要与激光脉冲宽度、探测电路带宽和采集系统采样率有关。     

基于目标轮廓自动校正的激光反射层析成像投影配准方法

激光反射层析成像（Laser Reflective Tomography Imaging,LRTI）技术具有分辨率与距离无关的特点,在空间目标遥感中具有广阔的应用前景。在目标图像重构之前,多角度回波投影数据需要与目标旋转中心对齐,这就是投影配准技术。本文提出了一种基于目标轮廓自动校正的投影配准方法,实验结果表明,该方法易于实现对简单目标旋转中心的自配准,能有效减少激光脉冲发射和探测器接收的随机抖动等造成的干扰,解决了图像模糊的问题,是一种LRTI多角度回波配准的新思路。     

远距离目标的多基线立体视觉点云成像技术

双目立体视觉是机器视觉的重要分支之一,其通过直接模拟人眼观察和图像处理的方式来获取探测目标的深度信息。这种非接触式的测量方法具有速度快、精度高、操作简单等特点,但是对于不同距离的目标,特别是远距离目标难以获取深度信息。提出了一种基于多基线双目立体视觉的远距离目标三维点云成像技术,该方法通过可变基线实现对不同距离目标的点云成像。实验结果表明,该方法能有效探测500 m^4 000 m范围内目标的深度信息,实现三维点云成像,突破了双目立体视觉远距离三维成像的技术难点,同时形成的三维点云与激光三维成像雷达的数据格式一致,为未来激光三维成像雷达技术与立体视觉技术的点云融合,优势互补提供了借鉴。     

稀疏角度数据下非视域物体三维重建方法研究

非视域成像技术是一种新型的针对观测视线外目标进行三维成像的技术,主要是通过激光照射中介面,利用探测器对隐藏物体光强的时空分布信息进行采集,再使用重建算法进行图像重建.由于其仅能在稀疏或部分角度下进行探测,不能获取隐藏物体的全方位信息,获取数据信息不足从而使图像重建精度不高.本文针对稀疏角度数据问题,提出了反投影最大似然...     

基于距离分辨的激光雷达技术研究进展

激光雷达是对空间目标进行远距离高精度探测、跟踪监视的重要技术手段之一,基于距离分辨的激光雷达探测系统相比于传统的成像系统,具有整体结构简单、受大气干扰小等特点。国内外研究机构对该技术领域开展了大量研究,主要介绍了高分辨率回波探测及反射断层成像激光雷达的发展现状,总结和比较了国内外在理论算法、仿真分析、实验测试及实际应用等方面的进展,分析了二者的技术特点,展望了其发展前景。     

基于全光纤光子计数激光雷达的高分辨率三维成像

为了实现全天时、高分辨率三维成像探测,文中提出了一种工作波长为1064 nm的光子计数激光雷达系统。其中,光学系统采用全光纤结构,增强了系统稳定性。雷达通过整机扫描方式对远距离目标进行成像探测,扩大扫描视场,水平方向达到360°,俯仰方向达到±30°,同时避免了由摆镜扫描引起的几何畸变;结合亚像素扫描方法,提高空间分辨率。最后通过自适应噪声阈值的多距离重建算法实现了目标的三维重建。实验结果表明,此系统在白天成功实现了3.1 km以外目标的三维重建,重建图像目标特征清晰,距离精度为0.11 m,空间分辨率为0.11 m,超过光学系统衍射极限。     

激光探测目标仿真算法研究

提出了激光雷达、激光引信等激光探测系统的目标、背景反射特性仿真算法。建立了海浪背景和一般目标的数学模型及其验模。从统计学的角度推导了海浪的激光反射特性及激光反射能量随入射角的变化关系,给出补偿方程,同时为保证海浪反射特性模型精度及目标反射特性模型精度,采用最小二乘法的验模方法修正模型,使模型精度达到指标要求。     

激光窄脉冲信号探测电路的设计与接收

在激光反射层析成像雷达系统中,激光脉宽越窄,系统的成像分辨率越高。而高带宽、无失真的探测接收电路设计起来较为困难。详细分析了雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode,APD)模型及其主要性能参数,并选择了合适的探测器。然后对前置放大电路、主放大电路和可控增益放大电路进行了较为详细的分析,并设计了合适的电路结构。GHz级微弱光电信号在被接收时很容易受到外部噪声的干扰,这会导致接收波形产生畸变。采用电磁辐射屏蔽方法消除了干扰,最终无失真地探测和接收到了1 ns窄脉冲激光信号,满足了激光反射层析成像雷达系统的0.15 m成像精度要求。     

Reduction of radar image artifacts caused by target inlets

The standard radar weak-scatterer model is inappropriate to targets with inlets and cavities and range-resolved images created using this model often display artifacts associated with these structures. Since inlets and cavities (typically) make a strong contribution to the radar field scattered from aircraft targets, these artifacts can confound the image interpretation process. Many of the more complete and accurate scattering models require extensive knowledge about the cavity/inlet shape and size and, moreover, are numerically intensive-features that make them unsuitable for many imaging applications. We examine an older (first-order) model based on a weak-scattering modal expansion of the structure which appears to be well suited to radar imaging     

航空激光增材制造零部件潜在缺陷检测

传统的航空激光增材制造零部件潜在缺陷检测方法检测准确度低,图像特征查全率低。基于上述问题,提出一种基于图像识别技术的航空激光增材制造零部件潜在缺陷检测方法。采用红外成像技术进行航空激光增材制造零部件成像处理,提取航空激光增材制造零部件红外图像的缺陷区域特征点,对红外图像进行中值滤波降噪处理,利用扫描图像的纹理异常分布特性进行潜在缺陷的自适应定位检测,结合模板匹配和角点检测方法,实现对航空激光增材制造零部件潜在缺陷检测。仿真结果表明,采用该方法方法的图像特征提取查全率比传统方法提高了15%-20%,能够清晰检测到增材零件的潜在缺陷。说明进行航空激光增材制造零部件潜在缺陷检测的准确性较好,对缺陷部位定位的误差较小。     

基于最大值投影和快速配准的空间小目标检测

天基观测平台下弱小目标的检测是分析空间安全的重要研究内容。由于空间中存在大量外观与目标相似的恒星导致可利用空间分布信息缺乏;观测平台的不规则性运动导致帧间成像差异,都使得开发自动快速处理算法的难度增加。在分析星空图像模型的基础上,提出了一种基于三角形匹配和最大值投影的小目标检测方法。首先通过特征三角形对序列图像进行配准,并采用星点坐标矩阵的方法减小计算量。然后针对序列帧所有图像,采用最大值投影变换的方法,检测运动的小目标。最后通过200帧观测图像对算法进行验证,实验表明该方法能实时、准确地对目标进行检测,同时可以精确地定位目标质心。     

基于增强型轻量级网络的车载热成像目标检测方法

车载热成像系统不依赖光源,对天气状况不敏感,探测距离远,对夜间行车有很大辅助作用,热成像自动目标检测对夜间智能驾驶具有重要意义。车载热成像系统所采集的红外图像相比可见光图像具有分辨率低,远距离小目标细节模糊的特点,且热成像目标检测方法需考虑车辆移动速度所要求的算法实时性以及车载嵌入式平台的计算能力。针对以上问题,本文提出了一种针对热成像系统的增强型轻量级红外目标检测网络（Infrared YOLO,I-YOLO）,该网络采用（Tiny you only look once,Tiny-YOLO V3）的基础结构,根据红外图像特点,提取浅层卷积层特征,提高红外小目标检测能力,使用单通道卷积核,降低运算量,检测部分使用基于CenterNet结构的检测方式以降低误检测率,提高检测速度。经实际测试,Enhanced Tiny-YOLO目标检测网络在热成像目标检测方面,平均检测率可达91%,检测平均速度达到81Fps,训练模型权重96MB,适宜于车载嵌入式系统上部署。     

基于时序多帧投影的空间目标检测算法

为了对星图中空间目标进行检测识别,对基于 SURF（Speed-Up Robust Featrues）算法的星图精确配准技术和美国 SBV（Space-Based Visual）计划采用的 MTI（Moving Target Indicati-or）在轨目标检测算法进行了深入研究,提出一种针对16 Bits 星图的多目标检测算法,具体包括：首先利用 SURF 算法提取序列星图的特征点,根据最小二乘法计算得到的全局运动参数对星图进行精确配准;然后利用一种改进的 MTI 算法对序列星图进行时序多帧投影以抑制背景,得到仅含有疑似目标的序列图像;最后经过目标初始运动状态的建立,速度滤波以及坐标插值得到目标的运动轨迹。利用实拍的20帧序列星图验证算法性能,经本文算法配准后,星像质心的均方误差（RMSE,Root Mean Square Error）最小达到0.3269 pixel,平均值为0.5441 pixel;序列图像中的3个运动目标均被检出,且无虚警。实验结果表明,本文配准算法的精度能够满足时序多帧投影的要求,且目标检测算法符合恒虚警原理。     

基于深度学习的激光干扰成像评估方法

可见光主动成像系统被广泛应用于成像侦察领域,激光压制干扰是一种可以利用的反制手段。合理地对激光干扰效果进行评估,对于干扰一方具有重要意义。为了更客观地评价激光干扰对成像侦察的影响,从可见光成像侦察的特点出发,对激光干扰可见光成像效果进行划分,确定了干扰效果评估需求。建立了可见光图像的激光干扰效果评估模型,结合基于YOLOv4的目标检测置信度及WFSIM算法的三个图像特征表征指标,形成了对应的评估体系。构建了一套参数可调的激光干扰图像采集及评估分析实验系统,对人体目标进行图像采集,验证了提出的评估体系及方法。