水下激光距离选通三维成像方法

基于水下距离选通激光成像技术,利用选通成像中回波强度相变化特性中包含的距离信息,提出了一种针对水下目标的三维成像方法。结合实验室现有的水下距离选通激光成像系统,对15 m处的水下目标进行了三维成像。这一方法有效抑制了水下成像系统中存在的目标表面材质、水体衰减以及目标各点法线方向与入射激光脉冲方向夹角不同等因素对于三维成像造成的不良影响,同时仅需要从单一方向对目标进行成像,减少了所需图像采集的次数,简化了三维重构的过程。     

皮秒级光控光开关研究现状

介绍了目前常用的几种光控光开关(M-Z型、平面反射型、光克尔型、NOLM型、频移型等)的工作原理、性能和应用;介绍了几类对全光开关研究有十分重要意义的新材料;最后探讨了关于如何能够更好的研究光控光开关的一些思路。     

视觉引导的激光距离选通三维成像

由于可以抑制后向散射,距离选通三维成像在雾、雨、雪等恶劣天气下的远距离探测中展现出巨大潜力。传统方法利用光学成像机理建模实现,发展成熟,但存在性能依赖于硬件特性、系统灵活性差等问题;基于学习的方法克服了传统方法的硬件限制,但是未考虑选通图像特点,导致精度有限。针对上述问题,提出一种融合注意力机制的视觉引导方法,该方法从视觉层面出发,针对物体轮廓、纹理较弱等区域着重计算区域权重,提高区域预测精度;结合一种激光雷达深度补全算法,获得稠密深度真值图像用于模型监督,从而提升模型深度估计精度。实验结果表明,对比现有最先进的方法,在夜晚数据中平均绝对误差 (Mean Absolute Error, MAE) 提升了6.3%,均方根误差 (Root Mean Square Error, RMSE) 提升了2.3%,并在雾、雪天场景下得到更清晰的目标轮廓。

     

距离选通技术在三维成像激光雷达中的应用研究

距离选通技术在三维成像激光雷达中有着重要应用,是一种解决水下微光成像和抑制后向散射问题的简单有效方法之一。文中概述了距离选通技术的原理和应用范围,根据实时成像的需求,提出了一种实时距离选通成像系统的设计方案,该方案只需要一次成像就可以完成距离选通成像并求解出目标距离。根据质心法求解距离的原理,详细推导了成像系统的距离像和距离精度,并用仿真软件仿真分析了该系统距离像的距离精度和目标距离、时间切片数量、信噪比之间的关系。仿真结果表明：距离精度受系统信噪比的影响很大,当信噪比大于2 000时,测距精度优于0.2 m。     

水下二维及三维距离选通成像去噪技术研究

相比传统水下摄像机,水下距离选通成像的作用距离可提高两三倍,同时基于该技术可实现快速高分辨率三维成像,在水底详查、避障导航、海洋科学研究、矿藏开发等方面具有广泛应用前景。虽然距离选通成像可通过空间切片的方式抑制水体的后向散射噪声,实现感兴趣区较高质量的成像,但是,在选通图像中仍不可避免地存在空间切片水体的后向散射噪声,导致图像信噪比和对比度降低,尤其是对于远距离目标或低反射率目标。介绍了针对水下距离选通二维成像及三维成像去噪方面的技术研究。在二维成像方面,一是采用双平台自适应增强算法提高图像对比度,更好地满足人眼视觉要求;二是采用参考水体去噪算法实现含目标图像的水体去噪,提高信噪比。在三维成像方面,针对距离能量相关三维成像,一是利用参考水体去噪算法实现去噪三维重建,二是采用双边滤波法对三维图像中数据空洞进行修复,提高三维图像质量。所述四种方法可独立或联合用于水下距离选通成像的去噪增强,提高水下距离选通成像技术的性能。     

用于亚公里级三维成像的全光相机主物镜设计

The plenoptic camera can refocus after imaging, and obtain the position and direction information of the target at the same time with one exposure. Compared with the active distance measurement method and the traditional passive distance measurement method, the depth measurement method based on the plenoptic camera has the advantages of being difficult to detect and easy to calibrate. The plenoptic camera 3D imaging technology is a computational imaging technology that integrates the front-end optical system and the back-end information processing. The current research works mainly focus on the back-end information processing algorithm et al. There are few reports on the research of the front-end optical system. Therefore, the design of the front-end optical system was researched. Firstly, a calculation model was established for the depth resolution of a plenoptic camera based on multi-eye vision and the influence of optical system performance parameters was analyzed such as focal length and F-number on the object depth resolution. Secondly, the influence of factors was analyzed such as the blocking ratio of the two-mirror optical system and the magnification of the secondary mirror on the system parameters. Finally, a plenoptic camera main objective optical system for sub-kilometer-scale 3D imaging was designed comprehensively considering the design, processing, assembly, and ranging performance. The focal length of the system is 500 mm, the total length of the system is less than 163 mm, the telephoto ratio is less than 1/3, and the working temperature range is ?40 -70 ℃. The full field of view MTF in 80 lp/mm is better than 0.3 at different temperatures. If the plenoptic camera uses this objective and a sub-pixel recognition accuracy algorithm of 1/8 pixel, a depth resolution of less than 5 m can be obtained at 0.5 km.     

可编程时序控制系统研究与实现

针对各种复杂时序控制信息场合应用,提出一种基于计算机的对时序控制设备进行编程的方法和系统。系统利用了计算机软件系统的资源优势,将各种控制对象对应成相应的控制方案,设计一套控制对象兼容性强、控制策略通用性好且设置方便、系统拓扑方式灵活的可编程时序控制器系统。     

脉冲电信号时序控制系统设计

设计了一套支持多个通道放电输出电平信号的时序控制系统.该系统分为上位机和下位机两部分.上位机使用QT设计,在上位机中将需要输出的电平信号数据设置好之后,点击发送数据按钮会自动将这些数据处理成一个个包含通道输出信息的结构体包发送给下位机,下位机在收到完整数据之后切换为待触发状态,等待输出电平的命令.下位机嵌入式系统采用两...     

三维成像激光雷达的发展动态

本文简要介绍了DPSS三维成像激光雷达系统的典型代表LOCAAS和JIGSAW的主要技术及发展动态,并以MEMS激光雷达为例,通过对传统成像激光雷达的分析,介绍了下一代成像激光雷达的发展趋势及需要解决的关键技术.     

基于数字视频的微细作业系统立体成像方案

分析了现有模拟分时立体成像系统的原理和存在闪烁问题的原因,由于两路CCD信号分时显示使帧频下降,图像存在一定的闪烁感,提出了一种改进的立体成像方案,该方案基于数字视频处理,采用高速的视频解码芯片和DSP芯片,提高了图像显示帧频达到无闪烁立体成像的目的,而且利用插场算法提高了图像的清晰度,有利于对进一步实现视觉跟踪控制或利用视觉信息进行自动控制。     

单像素成像在三维测量中的应用

在条纹投影等传统结构光三维测量技术中,在全局光照的干扰下,无法获得高质量、高精度的三维测量结果。典型的全局光照效应包括互反射和次表面散射。互反射发生在凹陷的光亮反射表面,而次表面散射发生在半透明材料表面。单像素成像(Single-pixel imaging, SI)技术可以通过没有空间分辨率的探测器捕获场景,然而,大多数现代数码相机采用传统像素化的图像传感器。在这里,我们提出了将单像素成像技术扩展到像素化的图像传感器中,将图像传感器上的每个像素都被视为是一个独立的单像素成像单元,可以同时获取图像。实验表明,这种单像素成像方法可以完全分解直接光照和全局光照,实现在全局光照干扰下的高质量、高精度三维重建。     

三维快速因式分解后向投影算法

后向投影算法具有精确成像、易于补偿、适于多种阵列构型及信号形式等优点,广泛应用于雷达成像领域。针对三维成像中,巨大计算量带来的低运算效率问题,文中利用孔径分块的方式将二维快速因式分解后向投影（FFBP）扩展至三维成像应用,建立了适于三维FFBP成像的三维极坐标系,对三维FFBP中孔径划分问题、算法实现问题以及计算效率问题进行了分析。仿真结果验证了该算法,其成像效率可提高13.8倍。     

集群像素激光三维成像雷达能量利用效率分析与研究

激光三维成像雷达技术在近十几年得到了飞速发展,各种新激光雷达体制在新技术的刺激下也日渐成熟.集群像素激光三维成像雷达技术是新型体制的典型代表,其具有用少量探测器就能实现大规模像素阵列探测的能力,并且在相同能量条件下能获取到更高信噪比的回波信号.研究了集群像素激光三维成像雷达的雷达方程,分析了发射系统与接收系统能量利用效...     

3D真的来了吗?——三维结构光传感器漫谈

三维成像与传感技术作为感知真实三维世界的重要信息获取手段,为重构物体真实几何形貌及后续的三维建模、检测、识别等方面提供了数据基础。近年来,计算机视觉和光电成像技术的发展以及消费电子与个人身份验证对3D传感技术日益增长的需求促进了三维成像与传感技术的蓬勃式发展。2D摄像头向3D传感器的转变也将成为继黑白到彩色、低分辨率到高分辨率、静态图像到动态影像后的"第四次影像革命"。《红外与激光工程》本期策划组织的"光学三维成像与传感"专题,共包含高水平稿件20篇,其中综述论文15篇,研究论文5篇。这些论文系统介绍了光学三维成像传感领域热点专题的研究进展与最新动态,主题全面涵盖了当前三维光学成像领域的前沿研究方向:结构光三维成像、条纹投影轮廓术、干涉测量技术、相位测量偏折术、三维立体显示技术(全息显示、集成光场显示等)、三维成像传感技术与计算成像相关交叉领域(如三维鬼成像)等。而此文作为本期专栏的引子,概括性地综述了典型的三维传感技术,并着重介绍了三维结构光传感器技术的发展现状、关键技术、典型应用;讨论了其现存问题、并展望了其未来发展方向,以求抛砖引玉。     

基于盖革APD阵列的光子计数三维成像

基于盖革APD阵列的激光主动探测系统具有较高的灵敏度、空间分辨率和测距精度,在遥感探测、目标识别等领域具有广泛的应用前景。受探测模式、噪声等因素影响,盖革APD阵列需要大量累积光子探测来实现高精度成像。针对该问题,基于目前国内规模最大的InGaAs盖革APD阵列,搭建了1 064 nm激光探测实验装置,对室外600 m外目标进行了成像。通过分析光子计数物理过程,建立了目标反射率与距离的极大似然估计。结合自然图像稀疏的先验知识,采用正则化图像重构方法,改善了累积光子数较少情况下的成像精度。通过对比,验证了正则化图像重构方法能够抑制光子数涨落引起的参数估计偏差,提升了成像质量。     

基于ardunio的3D打印控制系统设计

3D打印技术给社会生产生活带来很多便利,但目前市面上销售的3D打印设备造价昂贵,精度难以控制.基于此,设计开发出一款基于ardunio的3D打印控制系统,并进行硬件电路和软件设计,实现硬件各模块的高耦合性.所设计的3D打印控制系统能够实现精度达标、价格低廉、设备小型,具有很好的应用前景.     

激光距离选通成像同步控制系统的设计与实现

针对传统的激光距离选通成像系统需要已知距离及精确的激光器传输时间延迟等先决条件,设计并实现了一种基于DSP的激光距离选通成像系统,并对其同步控制方法进行详细地探讨。该方案利用快速DSP控制器完成测距和距离延迟,产生纳秒级的选通脉冲选通ICCD摄像机,有效地实现了距离选通及精确的图像清晰度控制,在无需任何先决条件的情况下,可以获得目标的距离信息和距离选通图像。     

近距离三维激光扫描技术

首先介绍了近距离三维激光扫描技术的基本概念及其主要应用,接着通过比较被动式立体成像技术与主动式立体成像技术以及几种常见的激光测距技术来加深对它的认识。在此基础上论述了当前常见的基于三角法的近距离三维激光扫描的原理和基本步骤,进而介绍了目前国内外近距离三维激光扫描技术的发展状况,最后分析了近距离三维激光扫描技术的难点及其发展前景。