雙通道動態(tài)三維成像激光雷達(dá)的系統(tǒng)研究.pdf

1、面陣成像激光雷達(dá)作為三維探測的一種全新手段，越來越受到人們的重視，相對于其他激光雷達(dá)，它具有成像速度快、測距精度高、不需要掃描裝置等優(yōu)點，在地質(zhì)地貌捕獲、農(nóng)林植被三維特征捕獲、城市規(guī)劃等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文在闡述國內(nèi)外三維成像激光雷達(dá)研究進(jìn)展和目前成像激光雷達(dá)面臨主要問題的基礎(chǔ)上，提出了雙通道的結(jié)構(gòu)設(shè)計。經(jīng)過像素級配準(zhǔn)后的雙通道成像系統(tǒng)克服了單通道只能靜止拍攝的缺點，可以兩個通道同時對目標(biāo)場景拍攝，獲取在恒定增益和

2、線性增益調(diào)制下的灰度圖像，進(jìn)而計算得到距離圖。因而雙通道成像系統(tǒng)具有動態(tài)成像的特點。
　　 本文詳細(xì)介紹了雙通道成像系統(tǒng)的構(gòu)造，并通過特征點提取和仿射變換相結(jié)合的方法實現(xiàn)了兩個通道間的配準(zhǔn)。研制了整個成像系統(tǒng)的中的電路控制系統(tǒng)，包括信號產(chǎn)生電路、門選通電路、線性增益調(diào)制電路、溫度控制電路和電源電路，并分析了控制信號的質(zhì)量對激光雷達(dá)測距精度的影響。實驗測量結(jié)果表明，研制的電路性能良好，對測距精度的影響很小。樣機研制完成后分別在室外

3、進(jìn)行了靜態(tài)測距和動態(tài)模擬實驗。實驗結(jié)果顯示：增加半導(dǎo)體激光器的輸出功率、提高接收系統(tǒng)的效率后，樣機可以在飛機上實現(xiàn)動態(tài)成像。
　　 本文還結(jié)合成像激光雷達(dá)的測距原理，首次分析了在點擴散函數(shù)受限的情況下，反射率、實際距離和噪聲等因素對成像激光雷達(dá)測距精度的影響，得出了在不同區(qū)域引起測距誤差的主要原因不同的結(jié)論。根據(jù)理論分析的結(jié)果，提出了對拍攝得到的灰度圖像進(jìn)行分塊復(fù)原來提高測距精度的方法，仿真結(jié)果顯示：對于距離突變不多的目標(biāo)場景，