主动式光学三维成像技术概述

简要介绍了三维成像的基本概念,综述了常用的主动式光学三维成像技术的基本原理,包括基于几何法的三维几何法成像及基于时间测量的三维成像激光雷达:连续波法(位相法和FMCW法)及脉冲法.简单讨论了各种成像方法的优缺点及应用范围,并简要介绍了各种技术的应用.     

主动式近距离太赫兹人体安检技术分析*

主动式近距离太赫兹成像技术在人体安检领域已经有了广泛的应用,目前主要有平面扫描、圆柱扫 描、扇束扫描三种成像模式。对此三种成像模式的成像原理进行了介绍,对比了不同成像模式的优缺点,同时分析 了影响成像质量的因素,从分辨率、信噪比和伪影去除三个方面探讨了提高图像质量的方法,为研发新型主动式近 距离太赫兹人体安检设备提供了参考。     

太赫兹成像技术在站开式安检中的应用

在日益严峻的公共安全形势下,太赫兹技术的飞速发展为反恐安检提供了一项新的有效手段。分析了太赫兹波的特点及其在成像安检中应用的潜在优势,探讨了太赫兹成像安检的主要技术手段,比较了主动式和被动式成像的优劣,并总结介绍了用于安检的太赫兹被动成像和主动成像技术的国内外发展现状,通过对国际主要太赫兹安检成像研究机构的研究历程和近期项目支撑情况的分析,对太赫兹成像安检技术阵列化、多频段、复合式的发展趋势进行了预测,并对太赫兹成像技术在安检和反恐中的应用前景进行了展望。     

实验分析连续太赫兹反射扫描成像测量效果

实验分析连续太赫兹反射扫描成像测量效果。针对极端系统进行分辨率特性测量,根据方法的不同将其分为连续太赫兹反射扫描成像测量法与传统刀口法测量法,并比较两种测量的结果。在该次实验中,连续太赫兹反射扫描成像测量得出系统分辨率测量结果为1.237 lp/mm,其对应线宽为0.393 mm,这与刀口法测量结果一致,且与传统刀口法相比较可以简化测量过程,准确得出测量结果。应用连续太赫兹反射扫描成像测量技术,可以简化系统分辨率特性测量过程,直观、准确地得出系统分辨率上限,在测量中发挥积极测量效果。     

被动非视域成像方法的研究进展

非视域(Non-Line-of-Sight,NLoS)成像是近十年来发展的一种新型计算成像技术,通过获取被隐藏场景在某些介质上产生的反射或透射信息,借助计算成像对隐藏场景重建,在反恐、救援、辅助驾驶、医疗技术等方面有巨大的潜在应用价值.非视域成像早期研究主要集中于主动式方法,近几年针对被动非视域成像的研究逐渐展开,文中...     

室内实测数据的逆合成孔径激光雷达成像

逆合成孔径成像激光雷达是一种新型主动式有源成像系统,其优势就是可以获得比逆合成孔径雷达更高的分辨率,和更接近光学图片的效果.首先,对逆合成孔径技术的基本原理进行了描述.然后,对数据逆合成孔径激光成像雷达数据模型进行分析.再次,给出了一种基于时频分析的逆合成孔径激光成像雷达成像方法,该方法结合"CLEAN"技术,估计出回...     

近场毫米波三维成像与异物检测方法

主动式毫米波阵列3维成像系统是人体安检成像系统的研究热点,该文对主动式毫米波阵列3维系统工作模式、信号模型和成像算法进行了介绍,并将深度学习中的卷积神经网络(CNN)热图检测方法和边框回归检测技术应用于人体安检成像异物检测。研究表明,基于热图的检测方法和基于YOLO的检测方法均可实现异物检测。基于热图的检测方法网络结构简单、易训练,但由于需要遍历整幅待检测图像,运算时间长,且生成的检测框尺寸固定,无法适应异物尺寸变化。基于YOLO的检测算法网络结构复杂、训练耗时长,但该方法在检测速度与检测框精度上优势明显,更利于机场安检等对实时性要求较高的检测应用。      

高分辨力亚毫米波全息成像系统

主动式毫米波成像为人体安检提供了一种安全、有效的技术手段,对进一步提高成像分辨力和成像质量,发展宽带高频的毫米波成像系统具有重要意义。为此建立了一个宽带高频的主动式亚毫米波全息成像系统,其发射天线的工作频率在280 GHz~320 GHz范围,使用外差混频技术直接测量得到全息数据,对其进行重建后得到目标反射率图像。同时测试了系统的工作性能,得到了距离向和方位向分辨力以及系统的信噪比和噪声等效反射率差,距离向分辨力小于4 mm,方位向分辨力为2.5 mm×2.5 mm,均接近分辨力的理论值。此外利用该系统的宽带特性研究了带宽对毫米波全息成像的影响,宽带成像除提高距离向分辨力外还有效地抑制了散斑效应。     

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。     

超声无损检测成像技术

超声无损检测成像技术在现代工业的很多领域中都有很重要的用途,具有非常广阔的发展前景。对扫描超声成像、超声波显像、超声全息、ALOK法成像、相控阵法、超声显微镜、SAFT成像、TOFD成像、超声CT成像的发展、原理、特点和应用做了分析,可以更好地指导实际应用,并指出了超声无损检测成像技术的发展方向。     

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。     

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。     

激光成像技术的新发展

激光三维成像技术具有有别于其它光学成像技术的许多特点,在侦察、测绘、制导和导航等领域有着广泛的应用前景,是激光应用领域的一个研究热点。随着激光技术和探测器技术的发展,近些年来,一种以三维探测器阵列为核心的新型体制的激光三维成像技术得到了迅速的发展,该体制的激光三维成像系统包含了单光子三维雪崩探测器阵列、半导体泵浦微片激光器、衍射光学元素微光机电系统等诸多前言技术,是激光三维成像技术的一种发展方向。本文对该技术的特点、应用、关键技术和发展状况等情况作一简要介绍。     

新体制成像激光雷达发展评述

概述成像激光雷达的军事应用前景及其对成像激光雷达的性能要求,重点论述几种新体制成像激光雷达(包括基于光学相控阵的电扫描成像激光雷达、非扫描3D成像激光雷达和合成孔径成像激光雷达)研究工作的新进展。     

微波光子雷达逆合成孔径成像

微波光子逆合成孔径成像雷达,发挥光子大带宽、低传输损耗、抗电磁干扰等优势,可以提升成像分辨率,并有助于构建分布式阵列雷达,实现精确的三维成像。本文介绍了中国科学院空天信息创新研究院在微波光子雷达逆合成孔径成像方面的成果。首先,搭建了微波光子雷达,基于光子倍频技术产生宽带雷达信号,基于光子去斜处理进行回波信号接收,系统工作在Ku波段,带宽600MHz,实现了对暗室内合作目标和外场非合作目标的二维ISAR成像。在此基础上,结合光射频传输技术和波分复用技术,搭建一发多收的微波光子光纤分布式阵列雷达,在实验室内实现了对3个角反射器的精确三维成像。上述试验结果验证了微波光子技术应用于雷达成像领域的可行性和提升系统关键性能的潜力。     

三维立体成像及其应用

本文首先介绍了三种传统的主要三维立体成像方法，即透镜板三维成像方法，投影式三维显示和全息照相术，其次，重点对于采用计算机产生的三维立体景象的方法进行了综述，其中包括人们近年来研究较多的自动立体成像技术等，最后给出了三维立体成像技术在航空航天，工业，教育，医学，军事等领域的应用实例，并预测了三维立体成像技术今后的主要发展方向。     

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。     

针对复杂地形的热红外成像仿真研究

红外热成像系统由于具有全天时观测能力而得到广泛应用。为了测试和评估高分辨率红外热成像系统的性能,需要大量多种成像条件下的热红外影像作为输入数据源。为获取真实可信的地面热红外仿真图像,提出了一种针对复杂地形的热红外成像模拟方法。该方法综合起伏地表的地形、光照、遮蔽和邻近地域辐射等因素,系统研究了三维地表热辐射的产生和传递机理。利用光学遥感影像和数字高程数据,生成了一天中不同时刻的地面热红外图像。结果表明:该方法生成的24 h序列图像,符合实际地表热辐射场的日变化规律,从而为可见光图像制备红外基准图提供了一种有效途径。     

APD阵列单脉冲三维成像激光雷达的发展与现状

基于APD阵列的激光三维成像雷达发射单个脉冲即能获得目标的三维信息,具有重要的军事和民用价值。首先简要介绍了APD阵列的三维成像激光雷达的特点和原理,并综述了国外盖革APD阵列和线性APD阵列的发展历程和最新进展,然后对国内近年来在此方向的研究成果加以介绍,最后总结了APD阵列激光雷达的优势和发展前景,并归纳了国内外在此方向的研究趋势。