[发明专利]一种基于相邻帧差的距离选通激光雷达成像方法

说明书

本发明提出一种基于相邻帧差的距离选通激光雷达成像方法，包括S1、信号发生器触发激光器工作，经过Δτ时间后激光器向单一目标发射激光脉冲，同时触发延时器工作；S2、当延时器第一次受触发后，延时器会开始计时，计时满Δτ_step后，延时器触发ICCD工作；延时器对于之后的每次触发，其延时时间会依次增加一个步长Δτ_step；S3、每次ICCD受触发工作后，ICCD接收反射回的激光信号并得到强度图像；S4、通过计算机对ICCD传送来的图像数据进行处理，将相邻两帧强度图像进行差值处理，以得到ICCD选通门前、后沿所对应的有效距离；S5、根据ICCD选通门前或后沿所对应的各有效距离可分别重建目标的三维图像。上述方法成像速度快、距离分辨率高、成像范围大、数据处理简单。

技术领域

本发明涉及成像方法技术领域，尤其涉及一种基于相邻帧差的距离选通激光雷达成像方法。

背景技术

距离选通激光成像雷达可以有效抑制激光传输过程中的后向散射干扰，提高成像信噪比和对比度，具有成像速度快、抗干扰能力强、分辨率高等优点，在大气和水下三维探测成像领域应用日益广泛。距离选通激光成像雷达以脉冲激光器作为照射光源，通过控制选通门宽及门延时时间将目标从很强的干扰背景中分离出来，从而获取目标的空间切片图像，并根据这些切片图像来反演目标的三维空间信息。距离选通激光成像雷达一般采用以下几种三维重构方法，分别为：切片法，梯形法，三角法和质心法。

采用切片方法的三维激光成像雷达，通过特定延时步进改变选通门的延迟时间，每一步进可获取一副目标的切片二维图像，经过序列延时步进接收到序列切片图像，从而反演目标的3D距离信息，雷达系统选通门宽一般大于激光脉宽，因此其距离分辨率由延时步长决定。2004年，Jens Busck等人，使用200ps激光脉冲，选通门宽为200ps，延时步长100ps，对13.55米外的目标进行成像，成像分辨率为1cm【Busck J,Heiselberg H.GatedViewing and High-Accuracy Three-dimensional Laser Radar[J].Applied Optics,2004,43(24):4705-4710.】。2011年，Long Wu等人通过多脉冲门延迟技术，使用时间切片法得到了500米外的目标物3D信息，距离分辨率达1.2米【Wu L,Zhao Y,Zhang Y,etal.Multipulse gate-delayed range gating imaging lidar.[J].Optics Letters,2011,36(8):1365-1367.】。