[发明专利]基于涡旋光束弥散特性的量子探测目标识别方法及系统

说明书

基于涡旋光束弥散特性的量子探测目标识别方法及系统，属于激光目标识别技术领域，本发明为解决现有激光目标识别存在探测手段单一、目标识别信息维度少的问题。本发明方法包括以下步骤：S1、使用涡旋光束作为发射光场，该涡旋光束携带特定量子数的光子轨道角动量，涡旋光束由目标表面反射时将携带目标的材质信息；S2、接收系统探测涡旋光束回波的相位分布；S3、对涡旋光束回波信号进行轨道角动量谱分析得到具有弥散特性的轨道角动量谱分布；S4、将S3获取的具有弥散特性的轨道角动量谱分布与目标轨道角动量谱特征库进行特征匹配，获取目标的材质信息，实现基于涡旋光束弥散特性的量子探测目标识别。本发明用于识别目标材质。

技术领域

本发明涉及一种利用量子探测技术实现的目标识别，属于激光目标识别技术领域。

背景技术

激光目标识别作为一种能够快捷、准确地、无接触地获取目标识别信息的重要技术，在军事领域和国民经济建设领域发挥了重要作用。激光波长短、传播速度快能够实现高精度、快速的目标识别。传统的激光目标识别方法发射高斯分布的激光对待识别目标进行探测，仅根据激光回波的强度分布完成目标识别，存在探测手段单一、目标识别信息维度少的问题。

发明内容

针对现有激光目标识别存在探测手段单一、目标识别信息维度少的问题，本发明提供一种基于涡旋光束弥散特性的量子探测目标识别方法及系统。

本发明所述基于涡旋光束弥散特性的量子探测目标识别方法，1、基于涡旋光束弥散特性的量子探测目标识别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、使用涡旋光束作为发射光场，该涡旋光束携带特定量子数的光子轨道角动量，涡旋光束由目标表面反射时将携带目标的材质信息；

S2、接收系统探测涡旋光束回波的相位分布；

S3、对涡旋光束回波信号进行轨道角动量谱分析得到具有弥散特性的轨道角动量谱分布；

S4、将S3获取的具有弥散特性的轨道角动量谱分布与目标轨道角动量谱特征库进行特征匹配，获取目标的材质信息，实现基于涡旋光束弥散特性的量子探测目标识别。

优选地，S1中涡旋光束的调制过程：采用螺旋相位板将激光器出射的高斯强度分布型激光调制成具有环形强度分布的涡旋光束。

优选地，S2中涡旋光束回波信号的相位分布的获取过程：

S21、通过定标得到激光器出射激光的光束强度分布A；

S22、激光器出射激光经过相位延时器进行相位延时，输出三个延时激光束；三个延时激光束分别在相位延时器不透光状态、透光状态下0相位延迟和透光状态下π/2相位延迟三种情况下形成；

S23、经过相位延时的三个延时激光束与回波光束分别进行合束，并由接收系统进行探测，获得三幅涡旋光束回波的强度分布B、C、D；

S24、系统的信号处理模块根据A、B、C、D四幅强度像计算涡旋光束回波的相位分布。

优选地，步骤S24获取涡旋光束回波的相位分布Φ_B按下式进行：

公式中：

Φ_A：激光器出射激光的相位分布；

A：通过定标得到激光器出射激光的光强分布；

B：相位延时器不透光状态下CCD采集的光束强度分布；

C：相位延时器在透光状态下0相位延迟时CCD采集的光束强度分布；

D：相位延时器在透光状态下π/2相位延迟时CCD采集的光束强度分布。