激光反射层析成像技术作为一种新型远距离、高精度的空间目标探测方法，在信噪比足够时具有成像分辨率与探测距离、接收口径相对无关的优势，在远距离空间探测领域的应用前景非常广阔，使得作为激光反射层析成像核心的成像优化方法更是成为了众多研究者关注的焦点。本文提出了一种基于波形分解方法的激光反射层析成像优化方法，该方法旨在通过波形分解方法抑制激光反射层析成像重构图像中的伪影和噪声，实现对激光反射层析成像结果的优化。实验结果表明，在使用同一组投影数据的情况下，优化前后的峰值信噪比分别为16.5和17.8，基于波形分解的激光反射层析成像优化方法能够有效提升重构图像的质量，并能够较好地消除重构图像中绝大部分环状伪影和噪声所带来的影响。

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。

激光反射层析成像技术是一种通过不同角度下激光在物体深度方向的一维时间流信号积分重建目标二维轮廓图像的远距离成像技术,其重建图像的空间分辨率只与探测器的带宽、激光的脉冲宽度和噪声有关,与作用距离、光学接收孔径无关,是现阶段实现远距离空间目标探测的最可行手段。介绍了激光反射层析成像的基础理论问题、投影数据处理方法、图像重建算法、探测成像实验系统以及成像实验研究等问题,总结和对比了国内外的研究进展,探讨了需要重点解决的问题,并展望了激光反射层析成像技术未来的研究方向。

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。

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。

研究了基于计算机断层扫描的激光反射层析成像技术的相关理论。实际情况下由于目标运动与探测平台振动等原因,非合作目标不同角度的反射投影相对于目标旋转中心存在平移,从而引起不同角度下投影失配,导致投影重建图像出现失真和伪影。采用误差减小、混合输入-输出相位恢复法对投影失配条件下反射层析重建图像进行相位恢复,仿真验证了该算法在投影角度过采样、完全投影与稀疏投影角度下的可行性。

针对激光反射断层成像过程中存在目标的平动和抖动所产生的旋转中心偏移导致重建图像错位形成伪影的问题, 提出基于相位恢复技术的改进误差下降算法.该方法通过光强反复迭代得到相位分布, 获得重构目标丢失的相位信息, 通过增加初始约束条件以及空间域和频域的限制有效改善算法的收敛性. 运用改进的误差下降算法, 有效改善了相位恢复方法容易陷入局部极小解的问题, 获得了优化的重构图像.仿真实验表明, 三组投影数据重建图像的平均相对均方误差由0.774下降为0.551, 能够有效消除图像重建伪影.外场实验结果表明此方法使激光反射断层成像系统分辨率得到有效改善.

激光反射断层成像是一种新型的远距离高分辨率成像手段。反射回波可以近似视作发射脉冲和目标反射系数投影分布的加噪卷积,因此发射脉冲的展宽将显著影响重建图像的分辨率。现有的滤波反投影方法不能有效解决这个问题,而脉冲压缩和解卷积可以从回波中还原目标反射率分布投影,进而提高重建图像质量。基于多角度测量的相似性,提出了一种多帧迭代盲解卷积逼近方法,对一维回波信号进行解卷积,并在实际激光雷达上进行了实验,重建结果表明,此算法能显著提高成像的分辨率和细节,并能对发射脉冲给出参考。

基于距离分辨的激光反射层析成像是一种兼顾远距离和高分辨率成像特点的新型激光成像系统。激光发射脉冲宽度大于采样周期时，接收回波被视作反射率分布与发射脉冲的卷积。在重构目标反射率分布轮廓时成像分辨率降低。运用变分贝叶斯方法对1维探测回波信号进行非盲解卷积处理，对探测回波进行脉冲压缩，有效解决了由卷积效应带来的图像降质。设计了激光反射层析实验，并对实测数据进行了处理。重构图像表明此方法有效提高了系统成像分辨率。