[發明專利]利用激光穿孔透視獲得隱藏目標三維圖像的方法及裝置

無效

• 申請號: 201310721988.6
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103645481A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 靳辰飛;張思琦;趙遠;宋子童;翟建華;喬天元
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

技術領域

本發明涉及激光成像技術領域。

背景技術

隨著激光技術的發展，激光成像廣泛地應用到如飛行器導航、地形勘測、直升機壁障、目標識別等民用和軍事領域。近年來利用激光成像技術探測隱藏目標受到越來越多的關注。這類研究主要集中在用激光探測手段重建隱藏于偽裝物、植被、等遮蔽物后的半隱藏目標3D像，無法實現全隱藏目標的3D成像。而且現有方法獲得的3D圖像分辨率仍然受場景復雜度的限制。

發明內容

本發明為了解決現在無法實現全隱藏目標的3D成像，而且獲得的3D圖像分辨率仍然受場景復雜度的限制的問題，提出了利用激光穿孔透視獲得隱藏目標三維圖的方法及裝置。

本發明所述利用激光穿孔透視獲得隱藏目標三維圖像的方法，該方法的具體步驟為：

步驟一、采用激光器和光探測器檢測遮蔽物上的小孔位置，采用測時電路根據激光器發射光束的時間和光探測器接收到光束的時間，獲得激光器所在點L與遮蔽物表面的小孔所在點H的距離R_LH，以及激光器所在點L與第一個散射點S之間的距離R_LS；

步驟二、根據待測目標區域和小孔位置，在待測目標外側選取觀測平面；

步驟三、以探測器的探測頭所在點C為圓心建立三維坐標系，探測器的視場中軸線和Z軸夾角為俯仰角探測器的視場中軸線在XY上的投影與X正半軸的夾角為水平角θ；

步驟四、保持激光器位置不變，改變探測器的位置和方向來選定觀測平面上的某一個觀測點，探測激光器發射的激光經過三次散射后的激光信號，采用測時電路獲得光束從激光器發射到光探測器經過的總光程R_total；

步驟五、改變激光器的發射激光的方向到觀測平面的觀測點上，測量測器的探測頭所在點C與觀測面上反射點W之間的距離R_WC；

步驟六、計算獲得遮蔽物的小孔所在點H的坐標H(x_H,y_H,z_H)、遮蔽物內部第一個散射點S的坐標S(x_S,y_S,z_S)和觀測面上反射點W的坐標W(x_W,y_W,z_W)；

步驟七、根據遮蔽物的小孔所在點H的坐標H(x_H,y_H,z_H)和觀測面上反射點W的坐標W(x_W,y_W,z_W)，獲得兩點之間的距離R_HW；

步驟八、利用總光程R_total、距離R_WC、距離R_LS、距離R_HW和距離定義式及小孔和觀測面反射點確定的直線方程計算獲得第二個散射點O的坐標O(x_O,y_O,z_O)；

步驟九、重復步驟四到步驟八，逐一對觀測面上的點進行觀測，反推出待測裝置內所有點的三維信息，獲得遮蔽物內部隱藏目標的三維圖像。

實現上述利用激光穿孔透視獲得隱藏目標三維圖像的方法的裝置，該裝置包括：激光器、視場掃描裝置、聚焦鏡、單點探測器、測時電路、信息處理單元和觀測面；

激光器向遮蔽物上的小孔發射激光信號，該激光信號穿過小孔后經兩次散射再次經過小孔發射至觀測面，經觀測面散射后的光束入射至視場掃描裝置，視場掃描裝置掃描到的回波光束經聚焦鏡聚焦后發射至單點探測器的探測頭上，激光器的激光發射時間信號輸出端連接測時電路的激光發射時的時間信號輸入端，單點探測器探測的信號輸出端連接測時電路的回波信號輸入端，測時電路的時間信號輸出端連接信息處理單元的時間信號輸入端，視場掃描裝置的成像點角度信號輸出端連接信息處理單元的成像點角度信號輸入端；視場掃描裝置用于掃描成像點反射回的信號，觀測面7用于反射由小孔發射出的光束。

另一種實現上述利用激光穿孔透視獲得隱藏目標三維圖像的方法的裝置，該裝置包括一號聚焦鏡、陣列探測器、陣列測時電路、一號信息處理單元、一號激光器和一號觀測面；