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《短波紅外激光非視域三維成像系統(tǒng)及性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士學(xué)位論文短波紅外激光非視域三維成像系統(tǒng)及性能研究RESEARCHONSYSTEMEANDPERFORMENCEFORSHORTWAVEINFRAREDLASERNON-LINE-OF-SIGHTTHREE-DIMENSIONALIMAGING張飛翔哈爾濱工業(yè)大學(xué)2016年6月國內(nèi)圖書分類號：O439學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：535密級：公開理學(xué)碩士學(xué)位論文短波紅外激光非視域三維成像系統(tǒng)及性能研究碩士研究生：張飛翔導(dǎo)師：靳辰飛副教授申請學(xué)位：理學(xué)碩士學(xué)科：光學(xué)所在單位：物理系答辯日期：2016年6月授予學(xué)位單
2、位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:O439U.D.C:535DissertationfortheMasterDegreeinScienceRESEARCHONSYSTEMEANDPERFORMENCEFORSHORTWAVEINFRAREDLASERNON-LINE-OF-SIGHTTHREE-DIMENSIONALIMAGINGCandidate：ZhangFeixiangSupervisor：AssociateProf.JinChenfeiAcademicDegreeAppliedfor：Master
3、ofScienceSpeciality：OpticsAffiliation：DepartmentofPhysicsDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要目前激光成像技術(shù)正被廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域，而在各種成像場景中，障礙物對成像視線的遮擋是最為常見的情況。傳統(tǒng)的成像方式無法對視線外的場景進行有效探測，因而急需要新的成像技術(shù)來解決這一問題。激光非視域成像技術(shù)是近年出現(xiàn)的一種新的成像技術(shù)，通過類
4、似拐角成像的特殊成像方式，實現(xiàn)對隱藏目標(biāo)的探測。得益于微弱光信號探測技術(shù)的發(fā)展，特別是具有單光子探測能力的光子探測器件的飛速發(fā)展，使得我們可以利用探測器接收多次散射光子所攜帶的時間信息，來實現(xiàn)對隱藏目標(biāo)的場景重建?？紤]到激光非視域成像對人眼安全的應(yīng)用需求，本文提出了一種短波紅外非視域成像機制，實現(xiàn)對視線外多個目標(biāo)的三維重構(gòu)，重建分辨率在15cm左右。根據(jù)非視域成像原理設(shè)計成像系統(tǒng)，搭建了成像實驗系統(tǒng)，對非視域目標(biāo)進行三維重建。我們的實驗裝置包含一個的1550nm波段的光纖飛秒激光器，脈寬90fs。由于光信號經(jīng)歷多次散射，
5、最終探測器接收到的光信號非常弱，達到光子量級。我們利用高靈敏度的蓋革APD探測器接收光子，時間分辨率可達150ps，利用時間相關(guān)單光子計數(shù)模塊采集數(shù)據(jù)。分析了散射回來的時域信號的各個組成部分，并利用反投影三維重建算法，實現(xiàn)對視線外多個目標(biāo)進行圖像重構(gòu)，準(zhǔn)確還原了非視域場景內(nèi)的目標(biāo)個數(shù)及形狀。分析了目標(biāo)三維重建算法，并對其進行優(yōu)化研究。對比分析了兩種濾波算法，結(jié)果顯示三維高斯拉普拉斯算法具有極強的邊緣檢測能力，能有效提取目標(biāo)邊緣信息，實現(xiàn)圖像銳化。研究了濾波器參數(shù)對重建質(zhì)量的影響。提出了一種分層閾值處理算法，選擇三維圖像中
6、每層圖像強度最大值的0.7倍作為閾值，對重建像中偽點噪聲進行閾值操作，有效消除不同目標(biāo)信號之間的相互干擾。研究了激光非視域成像系統(tǒng)的性能。實現(xiàn)了單點目標(biāo)在非視域場景中的定位?；诖罱ǖ南到y(tǒng)，雙點目標(biāo)在橫向和縱向的分辨率分別可達到15和5厘米量級。進行了非視域成像重構(gòu)時間的研究，分析了不同采樣點個數(shù)、范圍以及單點不同的采樣時間對成像質(zhì)量的影響。該項技術(shù)成熟后，有望應(yīng)用于戰(zhàn)場監(jiān)視、搜索營救、公共交通、醫(yī)學(xué)診療等領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：非視域成像；時間相關(guān)單光子計數(shù)；濾波優(yōu)化；成像分辨率IAbstractAbstractLaserima
7、gingtechnologyisnowwidelyusedinmilitaryandcivilfields.Amongvariousimagingscenarios,obstaclesblockingthelineofsightarethemostcommonscenarios.Becauseconventionalimagingmethodscannoteffectivelydetectthesceneoutofsight,sosomenewimagingtechnologyareexpectedtoresolveth
8、isproblem.Lasernon-lineofsight(NLOS)imagingisanewimagingtechniqueemergedinrecentyearswhichcandetecthiddentargetsbyadoptingspecialimagingmethodsimilartocornerim
