距离选通超分辨率三维成像距离图优化显示装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种距离选通超分辨率三维成像距离图优化显示装置及方法。该装置包括脉冲激光器、选通成像器件、时序控制器、PC机、三维成像模块和优化显示模块。基于该装置，提出了距离选通超分辨率三维成像距离图优化显示的方法，该方法用高位元深度的距离选通切片图像，代替低位元深度的切片图像，获取高位元深度的三维灰度距离图，且提高了距离分辨率；为使更多细节逼真呈现，对高位元深度的距离图的伪彩色处理时，先将其线性归一化为256级灰度，再进行等密度伪彩色编码。该方法在尽可能地提高三维成像距离分辨率的基础上，实现了距离选通超分辨率三维成像技术的等密度伪彩色编码显示。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及=维成像
，尤其设及一种距离选通超分辨率=维成像距离图 优化显示装置及方法。
技术介绍
距离选通超分辨率=维成像技术由于数据量小、像素数高（可大于1000X1000像 素）、作用距离远W及高距离分辨率，在地形地貌测绘、远程遥感、智能监控、水下成像W及 自动避障导航等领域中具有重要应用前景。 距离选通超分辨率=维成像技术有两种=维重建方法，一种是在2007年，由德 法圣路易斯研究院的MartinLaurenzis等人在《opticalletter》Vol. 35No. 21，2007， 3146 - 3148中提出的基于梯形空间能量包络的距离选通超分辨率=维成像方法；另一种 是在2012年由中国科学院半导体研究所王新伟等人在中国专利技术专利20121043995. 6中报 道的基于=角形空间能量包络的距离选通超分辨率=维成像方法。但是距离选通成像通常 应用在夜间、雾、雪、雨、水下等恶劣环境中，=维成像重建的过程中，受后向散射和背景噪 声等诸多因素的制约，形成的S维灰度距离图往往对比度低、清晰度下降。根据人类视觉系 统只能区分大约20余种不同等级的灰度，却能辨别上千种色彩的特点，将灰度图像转换成 伪彩色图像，不仅看起来自然、逼真，更重要的是，通过与其它波段图像比较，可从中获得更 多的f目息。 为适应不同的应用场景和不同的目标距离，距离选通超分辨率=维成像技术获得 的灰度距离图需要线性等密度伪彩色编码。而距离选通超分辨率=维成像技术获得的灰度 距离图是位元深度为64bit、灰度级远远大于256的高分辨率灰度图像。但是目前针对高位 元深度的灰度图像（位元深度大于8bit)还没有有效的伪彩色处理方法，特别是针对高位 元深度图像的等密度伪彩色编码方法还未见相关报道。传统的方法是直接将高位元深度的 灰度图像直接压缩为8bit，再利用针对低位元深度图像（位元深度不大于8bit)的等密度 伪彩色编码方法进行编码。但是此种方法会降低灰度图像的分辨率。
技术实现思路
(一）要解决的技术问题 针对现有技术存在的困难，本专利技术的主要目的是提出一种距离选通超分辨率=维 成像距离图优化显示装置及方法，W解决距离图对比度低、清晰度下降的问题，实现距离图 自然逼真地显示。(二）技术方案[000引为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案如下： 一种距离选通超分辨率=维成像距离图优化显示装置，该装置包括脉冲激光器1、 选通成像器件2、时序控制器3、PC机4、S维成像模块5和优化显示模块6,其中： 脉冲激光器1，用于在时序控制器3产生的第一路ITL触发信号的触发下发射激光 脉冲，对目标进行照明，并形成后向传播的回波信号； 选通成像器件2,用于在时序控制器3产生的第二路ITL触发信号的触发下控制选 通口的开与关，实现目标回波信号的采集，并将采集得到的二维切片图像回传给PC机4; [001引时序控制器3,用于在PC机4的控制下产生距离选通超分辨率S维成像所需要的 工作时序，输出两路TTL触发信号，分别触发脉冲激光器1和选通成像器件2工作；PC机4, 一方面通过控制时序控制器3,对脉冲激光器1和选通成像器件2的工作 时序进行参数设置，另一方面利用=维成像模块5和优化显示模块6实现图像的=维重建 和优化显示； S维成像模块5,嵌入到PC机4中，用于利用相邻两帖切片图像间的像素强度比与 距离能量比之间的映射关系，反演得到高位元深度、S维帖频等于相机帖频的距离图； 优化显示模块6,嵌入到PC机4中，用于处理高位元深度距离图，首先将其线性归 一化到256级灰度，然后用等密度伪彩色编码方法对其编码，并将伪彩色编码后的彩色距 离图地在PC机4上显示。 上述方案中，所述脉冲激光器1采用具有方波时域脉形的半导体激光器。 上述方案中，所述选通成像器件2采用选通增强CCD(IntensifiedCCD，ICCD)。 [001引上述方案中，所述时序控制器3是基于FPGA实现的，所述PC机4能够提供基于 C++语言的编程平台。 上述方案中，所述S维成像模块5由S维成像算法基于C++语言，在PC机4提供 的平台上编程实现；所述优化显示模块6由等密度伪彩色编码算法基于C++语言，在PC机 4提供的平台上编程实现。 一种距离选通超分辨率=维成像距离图优化显示方法，基于所述的距离选通超分 辨率=维成像距离图优化显示装置，该方法包括；[002U步骤1、脉冲激光器1和选通成像器件2按照时序控制器3产生的时序工作，利用 距离选通成像方法构造具有=角形或梯形空间能量包络的切片图像； 步骤2、嵌入到PC机4中的S维成像模块5,根据距离选通超分辨率S维成像方 法，利用相邻两帖切片图像间的像素强度比与距离能量比之间的映射关系，来反演得到位 元深度为64bit、灰度级远大于256的=维灰度距离图；[002引步骤3、嵌入到PC机4中的优化显示模块6,首先将位元深度为64bit、灰度级远大 于256的灰度距离图线性归一化到256级灰度； 步骤4、优化显示模块6对于归一化后的256级灰度的距离图，利用等密度伪彩色 编码方法，对其进行伪彩色编码并在PC机4上显示。 上述方案中，步骤1中所述利用距离选通成像算法构造具有=角形或梯形空间能 量包络的切片图像，是通过脉冲激光器1输出激光脉冲，对目标照明，并形成向后传播的回 波信号；选通成像器件2在目标回波信号传播到成器器件时，开启选通口，收集目标的回波 信号，其他时间选通口关闭而形成的；当激光脉冲和选通脉冲具有方波时域脉形，且选通口 宽等于激光脉宽时，可形成具有=角形能量包络的切片图像；当激光脉冲和选通脉冲具有 方波时域脉形，且选通口宽为激光脉宽的二倍时时，可形成具有梯形能量包络的切片图像。 上述方案中，步骤1中所述距离选通=维成像方法，需要脉冲激光器1和选通成 像器件2按一定的工作时序工作，在CCD的一帖内，有N个激光脉冲和N个选通脉冲，一个 激光脉冲和一个选通脉冲组成一个脉冲对，一个脉冲对形成一幅子图但并不输出，N幅子图 在CCD内积累并输出一帖二维切片图像；在CCD-帖内，激光脉冲和选通脉冲的延时相同， 为TA或TB，相应地，该帖切片图像称为A帖或B帖，TA和TB之差等于激光脉宽；在此工 作时序下和距离选通超分辨率S维成像方法下，任何相邻两帖（A-B、B-A)均可实现S维成 像。 上述方案中，步骤2中所述超分辨率=维成像，是利用相邻两帖切片图像之间的 像素强度比与距离能量比之间的映射关系，反演得到高位元深度的距离图，即[002引【主权项】1. 一种距离选通超分辨率三维成像距离图优化显示装置，该装置包括脉冲激光器 (1)、选通成像器件（2)、时序控制器（3)、PC机（4)、三维成像模块（5)和优化显示模块（6)， 其中： 脉冲激光器（1)，用于在时序控制器（3)产生的第一路TTL触发信号的触发下发射激光 脉冲，对目标进行照明，并形成后向传播的回波信号； 选通成像器件（2)，用于在时序控制器（3)产生的第二路TTL触发信号的触发下控制选 通门的开与关，实现目标回波信号的采集，并将采集得到的二维切片图像回传给PC机（4); 时序控制器（3)，用于在PC机（4)的控制下产生距离选当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种距离选通超分辨率三维成像距离图优化显示装置，该装置包括脉冲激光器(1)、选通成像器件(2)、时序控制器(3)、PC机(4)、三维成像模块(5)和优化显示模块(6)，其中：脉冲激光器(1)，用于在时序控制器(3)产生的第一路TTL触发信号的触发下发射激光脉冲，对目标进行照明，并形成后向传播的回波信号；选通成像器件(2)，用于在时序控制器(3)产生的第二路TTL触发信号的触发下控制选通门的开与关，实现目标回波信号的采集，并将采集得到的二维切片图像回传给PC机(4)；时序控制器(3)，用于在PC机(4)的控制下产生距离选通超分辨率三维成像所需要的工作时序，输出两路TTL触发信号，分别触发脉冲激光器(1)和选通成像器件(2)工作；PC机(4)，一方面通过控制时序控制器(3)，对脉冲激光器(1)和选通成像器件(2)的工作时序进行参数设置，另一方面利用三维成像模块(5)和优化显示模块(6)实现图像的三维重建和优化显示；三维成像模块(5)，嵌入到PC机(4)中，用于利用相邻两帧切片图像间的像素强度比与距离能量比之间的映射关系，反演得到高位元深度、三维帧频等于相机帧频的距离图；优化显示模块(6)，嵌入到PC机(4)中，用于处理高位元深度距离图，首先将其线性归一化到256级灰度，然后用等密度伪彩色编码方法对其编码，并将伪彩色编码后的彩色距离图地在PC机(4)上显示。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓泉，王新伟，周燕，刘育梁，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11