激光成像雷达显示平台研究

在激光成像雷达系统中研制显示平台,介绍了显示平台的设计、组成及软件流程,采用Visual C++6.0在Window系统下显示目标的强度像和距离像.在此基础上,实现了图像的灰度级变换,得到了同一图像在不同灰度分级下的不同显示,还为显示平台增加了目标距离预值选取和图像数据存储功能,通过在激光雷达中实验表明,达到激光成像雷达成像需求.     

日光对532nm激光成像性能影响实验分析

532 nm激光成像雷达在成像过程中容易受到日光干扰而降低图像信噪比。利用532 nm条纹管激光雷达对复杂场景(建筑物群)进行昼夜成像实验,并采用直方图统计法分析同一场景分别在白昼和夜晚的激光强度像和距离像的像素值分布,进而分析日光对激光成像性能影响。实验结果表明:日照光会提高激光强度像的亮度以及背景/目标的对比度,同时也增加了距离像的空天背景噪声;夜晚激光距离像信噪比高,但目标强度像对比度不佳。     

红外主被动图像像素级融合的仿真研究

激光主动成像雷达可成距离像和强度像,被动红外成像能获得辐射像。它们融合可获得更多的信息,能够提高目标的识别和抗干扰能力。主要研究激光雷达距离像和激光雷达强度像及红外辐射像的像素级融合方法,并给出融合后的三维图像。采用灰度关联均值滤波器、背景抑制和多级中值滤波等方法对3种图像进行了去噪处理。实验结果表明通过上述方法能够使融合后的三维图像清晰可辨。     

基于盖革模式APD阵列的单脉冲3D激光雷达原理和技术

利用激光单脉冲构成一幅完整三维图像的小型化激光雷达,是激光成像雷达的一个重要研究方向,它可以实现像人眼一样实时成三维立体像。美国麻省理工学院林肯实验室持续研究此类可见光波段激光雷达,随后Raytheon研发了近红外波段的激光雷达。文章在介绍此类雷达基本原理的基础上,重点介绍了林肯实验室研制的第三代激光雷达,最后分析了此类激光雷达关键技术的发展情况。     

基于激光成像雷达的主被动光学图像融合技术研究

文章首先对激光成像雷达及光学成像进行了简单概述,继而对激光成像雷达原理及特点展开详细分析,最后分基本流程简介、激光雷达数据降噪、可见光图像降噪、基于激光成像雷达的图像配准4步对基于激光成像雷达的主被动光学图像融合展开了详细论述。     

脉冲扫描成像激光雷达信号模拟器的研制

随着激光雷达技术的发展,对激光雷达信号模拟器提出了迫切的需求.文中首先分析了脉冲成像激光雷达的信号特点,以及各种模拟方法的优缺点,提出了采用数字与模拟相结合的方案来实现相干脉冲激光扫描成像雷达信号模拟器的研制.总体方案分为数字部分和模拟部分.数字部分通过软件建立仿真所需的目标,并根据MIT的统计噪声模型依据所要求的信噪比对仿真目标实时加噪,生成实时目标的强度像和距离像;模拟部分将此目标的强度像和距离像实时生成相干脉冲激光扫描成像雷达信号回波的时间序列,完成模拟回波信号的产生;最后,在激光成像雷达上进行了成像实验,初步验证了文中研制的激光雷达信号模拟器的可行性.     

用于激光成像雷达和被动红外成像复合的目标分类仿真

激光成像雷达主动发射激光,接收其反射回波,能成角-角-距离-强度像,较易于实现目标识别。激光雷达与被动红外(IR)成像结合可获取更多信息,并提高目标识别能力和抗干扰性。提出结合激光雷达距离像-强度像的像素级融合的相干激光雷达距离像与被动红外成像复合的目标分类方法,利用Dempster-Shafer(D-S)证据理论,采用八值距离像模板进行仿真研究。其中,模板匹配的相关系数采用基于最多近邻点距离(MCD)的方法求得。研究结果表明,结合激光雷达距离像-强度像的像素级融合的目标分类的不确定度降低,降幅达40%,并提高了不易分类目标类的识别能力;距离像八值模板比二值模板分类效果好,物体质量函数差提高60%。     

条纹管激光成像雷达在近程海面监测应用分析

近程海面监测通常要在低照度条件下,获得高清晰、高分辨目标图像,以提高监测效能。与传统被动红外成像监测相比,激光成像雷达是一种主动成像技术,能获取目标强度像和距离像（统称为四维像）,具有较高的目标探测与目标识别概率。分析了美国条纹管激光成像雷达的发展现状及具有的技术优势,阐述了条纹管激光成像雷达采用的闪光式体制、一次成像、高速获取目标数据的原理。指出条纹管激光成像雷达既适用于近程海面监测,也可与现有监测手段,如被动红外、微波雷达等复合使用,提高监测效率。     

激光雷达距离像背景抑制算法研究

相干激光成像雷达距离像处理的一个重要内容就是进行背景抑制。利用原始强度像的均值信息进行距离像的背景抑制因为强度像受到噪声影响而效果不佳，改进算法加入了强度像的噪声滤除，大大提高了背景抑制能力。但是这种利用强度像均值的背景抑制算法要求目标区占有较大的面积，对于小目标图像其抑制效果变差。分析了强度像的直方图特征，提出了一种熵阈值分割抑制距离像背景算法，此算法将强度像的直方图划分为描述目标区像素和背景像素的两个概率分布．而将使这些概率分布熵最大的灰度值作为分割阈值。将此算法应用于实际图像处理，结果表明对于大目标图像和小目标图像都有较好的抑制效果。     

采用矩不变量的激光雷达距离像匹配方法

为了解决激光成像雷达距离像匹配中的尺度和旋转不变性问题,提出了一套完整的距离像匹配方法,主要包括图像比例调整、Krawtchouk矩不变量提取、构造特征空间及搜索匹配4部分内容.以仿真激光成像雷达距离像为实验数据,通过调整实时图与参考图之间的比例缩放、提取两图的Krawtchouk矩不变量并以此构造特征向量进行匹配.实现了仿真激光雷达距离像的景象匹配.实验结果表明,该算法在一定比例的缩放和任意角度旋转的情况下,匹配正确率和匹配精度都较高,算法的抗高斯噪声能力较好.     

固体激光雷达的发展现状

文中首先分析了半导体激光成像雷达和二极管泵浦固体激光成像雷达的发展现状，介绍了９０年代初出现的一种商品化的微型ＤＰＬ脉冲激光雷达和一种半导体成像激光雷达的特点，指出进一步发展固态激光成像雷达的关键是高功率、高波束质量的辐射源、高灵敏度的接收技术，高性能的二维扫描技术和图像处理及目标识别算法。     

单狭缝条纹管激光雷达四维成像实验

用条纹管作为接收端的激光成像雷达已经成为非扫描雷达中的重要部分,具有大视场、高帧频的优点,在军事上有着广泛的应用前景。用条纹管激光雷达四维成像实验平台对远距离目标进行了成像实验,给出条纹像和目标之间的对应关系,用多幅条纹像重构了目标的四维图像。实现了这种体制的激光雷达对远距离目标的成像。并且分析了狭缝、重叠率等参数对成像精度的影响。     

非扫描脉冲成像激光雷达灵敏度方程

非扫描成像激光雷达是激光雷达的重要发展方向之一.激光雷达的一个非常重要的性能指标就是给定条件下的最大探测距离,这需要通过激光雷达灵敏度方程对其进行计算.分析了脉冲直接探测的非扫描成像激光雷达与扫描成像激光雷达的不同,介绍了增益调制型非扫描激光雷达系统构成及成像原理,并给出了基于像增强器型CCD(ICCD)能量积分器件作为探测器的该激光雷达成像中的信号和噪声.最后,提出了一种基于对比度和图像信噪比的增益调制非扫描成像激光雷达灵敏度方程.     

激光成像雷达前视成像仿真及障碍物识别方法研究

飞行器前视激光雷达通过测距得到前方三维距离像,由三维距离像可以获得飞行器前面障碍物的形状、高度、宽度等信息,从而为飞行器进行地形跟踪和障碍物回避提供依据。文中根据激光成像雷达原理,推导了激光雷达前视成像方程。在三维地形图上,由前视成像方程仿真得到激光雷达前视三维距离像。在三维距离像上提出了障碍物信息提取方法,并在三维地形图上进行了前视成像仿真实验和障碍物信息提取实验。     

基于对比度调制法对条纹管激光雷达距离像的去噪方法

激光雷达的距离像是雷达成像系统区别于其他的成像系统（如红外成像系统、可见光成像系统）所特有的信息,它是对目标精确识别、打击的基础。如何对距离像去噪直接决定了下一步目标定位、识别的精确性。针对雷达距离像的特点,提出了一种基于对比度调制方法对条纹管激光雷达的距离像去噪方法,通过提取距离像噪声的对比度信息,用其调制未经过去噪的距离像,从而得到距离像中的噪声图像,最后用未经过处理的距离像减去噪声图像,得到图像即为去噪后距离像。研究表明该方法去噪效果明显,在去噪的同时很好地保持了距离像的边缘信息,去噪后图像的信噪比明显提高,距离像的属性也没有改变,这是其他方法对距离像去噪所不具有的优点。     

条纹管激光成像雷达水下探测成像研究进展

条纹管激光成像雷达是一种新型的闪光式激光雷达,具有大视场、高分辨率及高探测灵敏度等特性.可直接给出目标的四维像(三维几何距离像+一维强度像),是目前激光水下三维成像的主要技术之一.自主研制了一套单狭缝条纹管激光成像雷达,可实现对远距离目标成像和系统集成.在水质较浑浊的黄海海域,利用此雷迭首先完成了若干水下目标探测实验,获得不同深度及不同表面材质的目标条纹像,最大探测深度为5 m;其次完成了海表面波成像实验,获得重构后的海表面波四维像,可清晰辨别海面粗糙度及波高变化.实验结果表明:条纹管激光成像雷达在水下探测、避障及海洋波谱分析等方面有较好的应用前景.     

条纹原理激光雷达成像仿真及实验

基于条纹原理的阵列探测体制激光成像雷达由于其独特的技术优势在激光测绘中具有潜在的应用。介绍了扫帚扫描结合条纹原理阵列探测体制激光雷达的仿真及飞行实验研究结果。首先介绍新体制激光雷达仿真平台的建立及典型的仿真结果。利用该仿真平台可指导新体制激光雷达的设计,并对机载飞行实验参数的设定进行成像效果仿真,仿真的距离测量精度为0.5 m。最后开展了新体制激光雷达机载飞行实验,给出了典型地区的原始条纹图像及经过数据处理后的点云图。新体制激光雷达外场实验结果的测距精度优于1 m,机载飞行实验测距精度结果与仿真分析结果一致,验证了该仿真系统的正确性。通过与实际被动光学相机成像图像进行比较,验证了新体制激光雷达在航空测绘等方面的技术可行性。     

基于APD面阵探测器的非扫描激光主动成像雷达

为了获得目标区域的高精度3-D距离图像,采用自研带读出电路的雪崩光电二极管（APD）面阵探测器组件,研制了一台非扫描激光主动成像雷达。雷达采用波长1.064μm脉冲激光泛光照射目标区域,APD面阵探测器组件接收目标漫反射激光回波信号,经信息处理获得目标区域3-D距离图像,对典型目标开展了3-D成像实验研究。结果表明,所研制的非扫描激光主动成像雷达可获得较好的目标区域3-D距离图像,成像距离达1.2km,距离分辨率为0.45m,成像帧频为20Hz。基于APD面阵探测器组件的非扫描激光主动成像雷达技术取得突破。     

激光雷达的二元接收方法研究

成像激光雷达系统一般采用单元探测器,每次只探测一个像素.扫描光学系统(扫描器)将发射脉冲指向目标,回波强度反映目标的反射率特性.扫描器按照一定的扫描图样将光束指向目标上的不同位置,这样,就可以通过接收系统得到目标的强度图像和距离图像. 经理论分析可以得出目标的距离R与成像的像元素m和帧频数n的关系为:2Rmn=c(1) 式中c为光速.可见像元素、帧频数与成像距离三者的乘积为常数.当成像距离一定时,成像激光雷达存在着高成像速率和高分辨率(高像素数)的矛盾,即不可能使成像分辨率达到很高的同时,还使成像速率也达到很高.如果像元素与帧频数一定,则非模糊的最大距离间隔受到限制. 为了解决像元素、帧频数与成像距离的矛盾,我们把脉冲激光分为偏振方向垂直的两束光,以一定的夹角同时发射,打到目标的不同位置.回波信号采用偏振分束片分束,由两支探测器分别接收不同偏振方向的回波信号,我们称之为二元接收,则(1)式变为:Rmn=c(2) 可见当成像距离一定时,像元素与帧频数的乘积可提高一倍;而当像元素与帧频数的乘积一定时,非模糊的成像距离则提高一倍.因此采用二元接收方式可以提高成像激光雷达的性能.(PG5)     

基于C++的距离选通激光成像雷达系统软件设计

本文基于C++编程语言设计了距离选通激光成像雷达三维点云实时成像软件.软件以距离选通激光成像雷达成像原理为基础,实现了激光器和延时器的时序控制、点云数据的高速处理、滤波去噪以及三维图像的实时显示.基于自研硬件设备,利用本文设计的软件,对距离为700 m的建筑进行了三维成像实验.实验过程中,该软件能够实现多参数实时控制及...