激光距离选通三维成像中的超分辨率重建方法研究

论文摘要

随着激光技术的不断发展,激光距离选通三维成像技术成为国内外研究的热潮,这一技术在国防领域有着重要的应用。该技术利用激光器发射的激光照射到待测的目标物体上,摄像机接收反射光,对其进行处理并成像。此过程空气中的悬浮粒子、大气湍流等因素都会影响激光的传播,产生后向散射,而距离选通成像技术利用激光脉冲和选通脉冲之间的延时很好地克服了这一缺点。该技术还能够提高系统的信噪比、成像清晰、有较高的稳定性。首先论文介绍了距离选通成像技术的基本原理,并对距离选通成像技术三维重建的方法进行研究;将步进延时、增益调制和脉宽调制方法进行对比,并深入研究超分辨率重建方法中的基于能量包络的编码超分辨率三维重建算法。其次,针对图像噪声影响三维重建后目标物体的距离信息准确度的问题,论文对噪声种类及滤波方式进行分析,并选取时间域平均滤波和自适应维纳滤波相结合的滤波方法对实验图像进行去噪处理。再次,论文介绍了实现该技术的硬件系统的搭建,选择了系统激光发射部分、同步控制部分和信号接收部分所需要的硬件设备。最后,为了验证理论的可行性,实验前设定目标作用距离、距离分辨率、空间分辨率和横向覆盖宽度的指标并进行三维重建的实验。通过超分辨率和编码超分辨率算法合成能够反映目标距离信息的三维图像,对实验数据和结果进行进行分析,验证是否满足预设指标,为进一步提高距离分辨率提供可行性方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 课题背景及研究的目的和意义
•   1.2 激光距离选通成像技术国内外发展现状
•     1.2.1 国外发展现状
•     1.2.2 国内发展现状
•   1.3 距离选通超分辨率的研究综述
•   1.4 论文主要研究内容
• 第2章 距离选通超分辨率三维重建方法研究
•   2.1 激光距离选通成像的基本原理
•   2.2 延时步进
•     2.2.1 二值法
•     2.2.2 质心法
•   2.3 超分辨率法
•     2.3.1 距离选通超分辨率三维成像技术
•     2.3.2 距离选通超分辨率三维重建的相关算法
•   2.4 编码超分辨率
•     2.4.1 梯形编码超分辨率三维重建
•     2.4.2 三角形编码超分辨率三维重建
•   2.5 本章小结
• 第3章 三维重建图像去噪处理
•   3.1 图像噪声种类
•     3.1.1 高斯噪声
•     3.1.2 指数分布噪声
•     3.1.3 椒盐噪声
•   3.2 图像的去噪方法
•     3.2.1 图像时间域平均滤波
•     3.2.2 均值滤波
•     3.2.3 中值滤波
•     3.2.4 自适应维纳滤波
•   3.3 三维重建图像预处理方案选择
•   3.4 本章小结
• 第4章 距离选通的系统框图及硬件搭建
•   4.1 激光距离选通成像系统的基本组成
•   4.2 激光发射部分
•   4.3 同步控制部分
•     4.3.1 FPGA的概述
•     4.3.2 FPGA的基本结构
•     4.3.3 FPGA的选择
•   4.4 信号接收部分
•   4.5 本章小结
• 第5章 距离选通成像的超分辨率三维重建实验
•   5.1 实验条件及目标
•     5.1.1 实验条件
•     5.1.2 实验技术指标
•     5.1.3 实验目标
•   5.2 实验数据
•     5.2.1 对 17m处目标进行实验
•     5.2.2 对70m处目标进行实验
•     5.2.3 对205m处目标进行实验
•     5.2.4 对220m处目标进行实验
•     5.2.5 对460m处目标进行实验
•     5.2.6 对1338m处目标进行实验
•   5.3 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 魏洪朋

导师: 侯云海,沈宏海

关键词: 距离选通,超分辨率,图像去噪,三维重建

来源: 长春工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,计算机软件及计算机应用

单位: 长春工业大学

分类号: TP391.41;TN249

总页数: 69

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