刘一凡 1,2,3胡以华 1,2,3,*徐世龙 1,2,3,**王一程 1,2,3[ ... ]张鑫源 1,2,3,***
1 国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室,安徽 合肥 230037
2 国防科技大学先进激光技术安徽省实验室,安徽 合肥 230037
3 国防科技大学电子制约技术安徽省重点实验室,安徽 合肥 230037
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。
遥感与传感器 反射层析 激光雷达 波形分解 图像优化 光学学报
2023, 43(18): 1828002
张鑫源 1,2,3胡以华 1,2,3,*韩飞 1,2,3石亮 1,2,3[ ... ]王一程 1,2,3,**
1 国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室,安徽 合肥 230037
2 国防科技大学 先进激光技术安徽省实验室,安徽 合肥 230037
3 国防科技大学 电子制约技术安徽省重点实验室,安徽 合肥 230037
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。
激光雷达 反射层析 投影配准 轮廓自动校正 lidar reflective tomography projection registration contour auto-correction
1 国防科技大学电子对抗学院脉冲功率激光技术国家重点实验室,安徽 合肥 230037
2 国防科技大学电子对抗学院电子制约技术安徽省重点实验室,安徽 合肥 230037
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。
遥感 反射层析成像 调制传递函数 成像质量 激光雷达
1 国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
2 国防科技大学电子制约技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230037
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。
激光技术 反射层析成像 角度-距离分辨 角度-多普勒分辨 投影数据配准 图像重建
1 国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室,安徽 合肥 230037
2 国防科技大学 电子制约技术安徽省重点实验室,安徽 合肥 230037
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。
激光成像 反射层析 相位恢复 成像质量 laser imaging reflective tomography phase retrieval imaging quality 红外与激光工程
2019, 48(10): 1005005
1 航天工程大学研究生院, 北京 101416
2 航天工程大学电子与光学工程系, 北京 101416
3 中国人民解放军66135部队, 北京 100042
4 中国航天员科研训练中心, 北京 100094
为了解决复杂结构和形状的目标进行消隐数值计算时计算量大,精度较低的难点,提出基于OpenGL的目标消隐及可见部分显示方法,启用深度缓冲区进行深度测试,利用计算机图形加速卡在硬件层级迅速实现目标消隐并得到面元距离信息,提高了计算效率和精度,并通过一次光照获取目标面元与探测视线夹角的余弦值。考虑激光脉冲的时空分布特点,结合仿真得到的目标反射率分布,采用卷积模型计算目标的激光回波波形,仿真分析了发射激光脉宽、目标表面材料对目标激光反射层析成像质量的影响。
成像系统 激光雷达 反射层析成像 三维建模 OpenGL处理 图像重建 激光与光电子学进展
2019, 56(13): 131104
1 中国人民解放军装备学院研究生院, 北京 101416
2 中国人民解放军装备学院光电装备系, 北京 101416
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。
图像处理 计算机断层扫描 反射层析 投影失配 相位恢复 图像复原
1 电子工程学院 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 合肥 230037
2 电子工程学院 电子制约技术安徽省重点实验室, 合肥 230037
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.
成像系统 反射层析 相位恢复 误差下降法 成像分辨率 Imaging system Reflective tomography Phase retrieval Error reduction method imaging resolution
1 电子工程学院脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
2 电子工程学院电子制约技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230037
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。
成像系统 反射层析 解卷积 变分贝叶斯法 脉冲压缩 成像分辨率
1 洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471009
2 中国科学院上海光学精密机械研究所 中国科学院空间激光通信与检验技术重点实验室, 上海 201800
星载和机载远距离目标的高分辨成像一直是科研人员不断追求的目标,为了突破远距离光学系统孔径衍射受限的问题,国内外先后发展了多种激光成像雷达技术。着重介绍了基于“点发射、面照射、点接收”工作模式来实现远距离目标高分辨成像的四种激光成像雷达基本原理,给出了这几种类型激光成像雷达的国内外实验和工程化进展程度,并进行了相应的比较。
遥感 远距离高分辨 合成孔径 菲涅耳望远镜 反射层析 基于稀疏约束的关联成像雷达 激光成像雷达 激光与光电子学进展
2013, 50(5): 050002