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距离选通激光成像系统三维重构方法研究

作　者: 王泽皓
导　师: 李思宁
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 物理电子学
关键词: 激光成像距离选通质心算法三维重构
分类号: TN249
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

距离选通激光成像技术成熟，工程化程度高，对环境的适应能力强，因此将其应用于三维重构有很大的优势，本文对距离选通激光成像系统三维重构方法进行了研究。首先，对距离选通成像系统成像景深范围内的回波强度分布进行了仿真。我们分别使用三角波近似以及高斯近似对激光脉冲进行了仿真模拟，然后分别就这两种分布情况下进行了成像范围内回波强度分布情况进行了仿真，并对仿真的结果进行了比较。其次，分析并完成了距离选通成像系统成像后还原三维信息的方法。通过对质心算法进行分析，利用得到的成像范围内的回波强度分布曲线，分别就高、低MCP门宽激光脉宽比两种情况的距离还原进行了仿真计算。此外，根据距离选通成像系统成像范围与视场角的关系，完成了图像中空间分辨率的确定，最后针对多视角成像的情况，完成了多角度下坐标还原的理论计算。再次，设计了距离选通成像系统三维重构的实验方案设计，并分别对近距离石膏人像和远距离建筑物目标进行了距离选通成像实验。为了适应质心算法进行距离还原对成像图片的要求，我们对门控切片技术进行改进，使用了较长的MCP门宽，在单个切片中包含了整个目标，但在不同切片中，目标在成像范围内的位置不同，从而利用回波强度的不同来对切片内的距离信息进行还原。最后，进行了近距离目标石膏人像和远距离建筑物目标的三维重构，并对距离选通成像系统进行三维重构的误差进行了分析。我们分别对几个成像目标进行了三维重构处理，完成了各个目标的点云显示、网格化以及面阵化处理。最后分别从图像获取途径和重构算法这两个方面对三维重构的误差来源进行了分析，为进一步提高重构精度提供了研究的方向。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-15
  1.1 课题研究背景及意义  9-10
  1.2 三维重构方面的发展和现状  10
  1.3 基于图像的三维重构研究综述  10-13
  1.4 主要研究内容  13-15
第2章基于距离选通成像三维重构的理论分析  15-28
  2.1 距离选通成像原理介绍  15-16
  2.2 距离选通成像图像强度特性探究  16-20
    2.2.1 三角分布近似  17-18
    2.2.2 高斯分布近似  18-19
    2.2.3 两种近似的对比  19-20
  2.3 质心算法  20-25
  2.4 成像空间分辨率的确定  25-26
  2.5 多角度成像下的坐标变换  26-27
  2.6 本章小结  27-28
第3章近距离小目标三维重构  28-43
  3.1 距离选通成像方案设计  28-30
  3.2 近距离目标成像实验  30-32
  3.3 人像目标三维重构处理  32-42
    3.3.1 图像预处理  32-33
    3.3.2 单视角下目标三维重构  33-39
    3.3.3 多角度下目标三维重构  39-40
    3.3.4 三维重构精度及误差来源简要分析  40-42
  3.4 本章小结  42-43
第4章远距离大目标三维重构  43-54
  4.1 远距离目标成像实验  43-44
  4.2 成像目标三维重构处理  44-50
    4.2.1 图像预处理  44-45
    4.2.2 300m 目标三维重构处理  45-47
    4.2.3 400m 目标三维重构处理  47-48
    4.2.4 450m 目标三维重构处理  48-50
  4.3 三维重构误差来源分析  50-53
  4.4 本章小结  53-54
结论  54-56
参考文献  56-61
致谢  61

距离选通激光成像系统三维重构方法研究

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