强度关联三维成像激光雷达

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三维成像激光雷达技术,是对地观测领域的一种重要技术手段,它能够快速获取地面目标含有深度信息的高分辨率遥感影像。强度关联成像是一种新的非局域成像方式,与传统光学成像是基于光场的分布测量不同,关联成像是基于光场的关联测量。强度关联成像应用于激光雷达有分辨率高、成像速度快、抗干扰、结构简单等优势。研制一套强度关联成像激光雷达样机,解决传统成像激光雷达分辨率和速度无法兼顾问题,为对地观测的成像激光雷达提供一种新体制的解决方案,这是本文意义所在。本论文包含如下四部分:  第一章介绍了传统激光成像雷达和强度关联成像的研究现状,然后,从强度关联成像激光雷达的原理出发,推导了反射式目标强度关联的成像机理,指出了强度关联成像应用于激光雷达的优势。  第二章完成了强度关联成像激光雷达样机的构建,详细介绍了样机发射系统、接收系统、同步控制及信息处理系统的器件组成、光路设计和控制架构。  第三章重点介绍了在样机的构建过程中,采用的两项关键技术:  一是从提高关联成像速度出发,创造性提出了改进型高速赝热光源的控制方案。通过对毛玻璃的扫描过程的运动控制和时序约束,使激光脉冲每次都照射到毛玻璃的预定区域,从而发出可重复的激光散斑,应用在关联成像中,可省去成像过程中参考臂的采集,突破图像采集速度对成像速度的限制。  二是通过时间切片技术,率先在国际上实现了强度关联的三维成像。在距离选通的基础上,对回波信号进行高精度时间切片,通过对切片的关联重构获得在不同距离下的目标二维形态,最后经过信息融合得到目标的三维构图。  第四章对强度关联三维成像激光雷达样机进行了性能验证。地面目标遥感成像实验结果表明,使用改进型高速赝热光源,可提高成像速度二十倍以上;使用高精度的时间切片技术,距离分辨率0.25m,优于飞行时间法的测距精度;角分辨率达到10",可超过衍射极限一倍。样机各项技术指标达到预定设计要求。
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