[发明专利]一种光学相控阵变分辨率成像系统及方法

权利要求书

1.一种光学相控阵变分辨率成像系统，包括系统控制模块(1)、激光发射模块(2)、光学相控阵(3)；其特征在于：还包括光选通模块(4)、第一前端光学系统(5)、粗捕获探测接收模块(6)、粗捕获探测识别模块(7)、第二前端光学系统(8)、精跟踪探测接收模块(9)、精跟踪探测识别模块(10)；激光发射模块(2)与光学相控阵(3)相连，光学相控阵(3)与光选通模块(4)相连，光选通模块(4)同时连接第一前端光学系统(5)与第二前端光学系统(8)，且第一前端光学系统(5)与第二前端光学系统(8)各自独立且只能选通其中一路光路通光，同时确保第一前端光学系统(5)与第二前端光学系统(8)的发射与接收的同轴度；粗捕获探测接收模块(6)接收由第一前端光学系统(5)采集到相控阵大光斑、大视场粗探测的回波信号，粗捕获探测识别模块(7)用于对粗捕获探测接收模块(6)接收大光斑、大视场粗探测的回波信号进行数据处理、低分辨率成像与识别；精跟踪探测接收模块(9)接收由第二前端光学系统(8)采集到相控阵小光斑、小视场精跟踪的回波信号，精跟踪探测识别模块(10)用于对精跟踪探测接收模块(9)接收小光斑、小视场精跟踪的回波信号进行数据处理、高分辨率成像与识别；系统控制模块(1)接收粗捕获探测识别模块(7)与精跟踪探测识别模块(10)的处理信号同时根据处理结果对激光发射模块(2)、光学相控阵(3)、光选通模块(4)进行相应调控；低分辨率探测成像与高分辨率探测成像变分辨率切换通过光学相控阵(3)相位调制与光选通模块(4)对第一前端光学系统(5)与第二前端光学系统(8)的选通实现。

2.如权利要求1所述的一种光学相控阵变分辨率成像系统，其特征在于：系统控制模块(1)分别依次对激光发射模块(2)、光学相控阵(3)、光选通模块(4)发送控制信号，控制激光发射模块(2)发射脉冲激光，发射激光进入光学相控阵(3)进行相位调制实现激光扫描的角度控制，经光选通模块(4)发射至第一前端光学系统(5)进行大光斑、大视场的粗捕获激光扫描，粗捕获探测接收模块(6)接收信号发送至粗捕获探测识别模块(7)，通过目标识别算法判断是否发现可疑目标，若发现目标则执行精跟踪激光扫描，若未发现目标则继续执行粗捕获扫描；发现可疑目标时由系统控制模块(1)再次发送相应信号控制激光发射经光学相控阵(3)、光选通模块(4)、第二前端光学系统(8)进行小光斑、小视场的精跟踪激光扫描，精跟踪探测接收模块(9)接收信号发送至精跟踪探测识别模块(10)，再通过目标识别算法对可疑目标进行明确识别，若确认目标则进行低分辨率大视场图像与高分辨率高精度图像输出，若排除目标则重新进行粗捕获激光扫描与精跟踪激光扫描直至输出高分辨率目标图像。

3.如权利要求2所述的一种光学相控阵变分辨率成像系统，其特征在于：所述的目标识别算法选用基于视频图像的凝视点提取与特征识别算法；粗捕获探测接收模块(6)接收信号发送至粗捕获探测识别模块(7)，由粗捕获探测识别模块(7)进行信号处理与图像的特征点提取，与目标特征点进行匹配，所述的匹配是通过计算探测信号与目标特征点的相关系数实现的，若匹配成功选取特征点相关系数达标的区域为精跟踪扫描凝视点，进行小视场、高分辨率扫描成像，进而精跟踪探测接收模块(9)接收信号发送至精跟踪探测识别模块(10)，按照相同的特征点提取与匹配方法进行高精度的匹配识别；至此完成目标识别算法。

4.一种光学相控阵变分辨率成像方法，用于如权利要求1、2或3所述的一种光学相控阵变分辨率成像系统，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：搭建所述的一种光学相控阵变分辨率成像系统，并完成校准；对光学相控阵粗捕获激光扫描与精跟踪激光扫描的扫描总视场与单次扫描视场进行相位调制预设；

步骤二：系统控制模块(1)发出控制信号进行一次大视场、低分辨率粗捕获激光扫描，将扫描后接收的回波信号进行信号处理，并利用目标识别算法进行目标识别与匹配；

步骤三：若匹配成功找到可疑目标则进行大视场、低分辨率图像输出同时系统控制模块(1)发出精跟踪激光扫描控制信号，若未匹配成功则对附近区域重复进行步骤二，直至匹配可疑目标；

步骤四：系统控制模块(1)发出控制信号进行一次小视场、高分辨率精跟踪激光扫描，将扫描后接收的回波信号进行算法匹配；

步骤五：若匹配成功确认目标则进行大视场低分辨率与小视场高分辨率图像输出，若排除目标则重复步骤二、三、四直至找到目标并输出低分辨率大视场图像与高分辨率目标图像；

至此完成基于激光三维成像的光学相控阵变分辨率探测。