距离选通激光主动成像方法、系统、设备及可读存储介质技术方案

本发明专利技术提供了一种距离选通激光主动成像方法、系统、设备及可读存储介质，涉及光电探测与激光成像领域，包括接收目标的视频场信号和编码板所发送的编码信号；根据预设成像目标距离、预设控制参数、视频场信号、编码信号生成驱动信号、标记信号及增强器编码信号，所述驱动信号用于控制发射激光照射所述目标，所述标记信号用于记录编码信号的编码信息；获取所述激光照射在目标后的反射光，根据所述反射光形成所述目标的数字图像；利用图像恢复算法、所述增强器编码信号、所述标记信号解析所述数字图像得到目标的最终成像，用于解决距离选通激光主动成像技术对于横向位移目标产生运动模糊的技术问题。的技术问题。的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
距离选通激光主动成像方法、系统、设备及可读存储介质


[0001]本专利技术涉光电探测与激光成像领域，具体而言，涉及一种距离选通激光主动成像方法、系统、设备及可读存储介质。

技术介绍

[0002]距离选通激光主动成像技术是利用脉冲激光器和带有选通功能的高增益成像探测器，通过控制脉冲激光器发射窄脉冲光束照射目标，再控制选通成像器件工作时间相对于窄脉冲光束发射时间的延迟，只在目标的反射光到达时刻进行成像，传输路径上的大部分后向散射光被隔离，从而有效抑制后向散射光，提高系统的探测和识别距离。
[0003]由于距离选通激光主动成像技术通过激光发射脉冲时刻与选通成像设备工作时刻的精确延迟实现特定距离目标成像，目前该技术主要应用于对静止目标的成像探测。而当目标在成像过程中相对于成像系统发生横向位移时，则会产生成像的运动模糊，导致成像质量下降，影响成像效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种距离选通激光主动成像方法、系统、设备及可读存储介质，以改善上述问题。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0005]第一方面，本申请提供了一种距离选通激光主动成像方法，包括：
[0006]接收目标的视频场信号和编码板所发送的编码信号；
[0007]根据预设成像目标距离、预设控制参数、视频场信号、编码信号生成驱动信号、标记信号及增强器编码信号，所述驱动信号用于控制发射激光照射所述目标，所述标记信号用于记录编码信号的编码信息；
[0008]获取所述激光照射在目标后的反射光，根据所述反射光形成所述目标的数字图像；
[0009]利用图像恢复算法、所述增强器编码信号、所述标记信号解析所述数字图像得到目标的最终成像。
[0010]基于以上实施例，所述根据预设成像目标距离、预设控制参数、视频场信号、编码信号生成驱动信号，具体包括：
[0011]根据预设成像目标距离、控制参数、视频场信号和编码信号生成激光信号；
[0012]利用所述激光信号产生驱动信号。
[0013]所述激光信号、增强器编码信号、驱动信号与视频场信号的时序关系满足公式(1)：
[0014][0015]式中，R表示预设成像目标距离，R
a
表示成像深度或距离范围的前边界，R
b
表示表示成像深度或距离范围的后边界，t
delay
表示激光发出脉冲与所述脉冲形成成像光信号的时间差，t
t arg et
表示驱动信号产生一个脉冲与增强器编码信号产生对应脉冲的时间差，t
laser_delay
表示驱动信号产生一个脉冲到激光发出一个脉冲的时间，t
gate_delay
表示增强器编码信号的一个脉冲产生成像光信号的时间延迟，Δt
wid
为激光的一个脉冲宽度，Δt
gate
为增强器编码信号的一个脉冲宽度。
[0016]基于以上实施例，所述根据所述反射光和所述增强器编码信号形成所述目标的数字图像，具体包括：
[0017]所述反射光经变焦处理后形成聚焦光斑；
[0018]将所述聚焦光斑为转化成像光信号；
[0019]由所述成像光信号产生所述目标的电子图像；
[0020]根据所述电子图像形成所述目标的数字图像。
[0021]基于以上实施例，所述利用图像恢复算法、所述增强器编码信号、所述标记信号解析所述数字图像得到目标的最终成像，具体包括：
[0022]接收所述增强器编码信号；
[0023]利用所述增强器编码信号构建数字图像和最终成像的关系式：
[0024][0025]式中，B表示数字图像，L表示最终成像，T表示增强器编码信号的编码码元宽度，T
i
表示L在第i个编码时位移，m表示编码长度，η表示系统噪声，k
i
表示第i个编码时是否增强信号，K
′
表示卷积核；
[0026]构建关于模糊核、数字图像和最终成像的目标函数A：
[0027][0028]式中，K表示模糊核，表示基于L2范数设计的数据拟合项，表示图像梯度，表示模糊核K的正则项，α和γ均表示正则项的调节系数；
[0029]利用图像恢复算法求解所述公式(3)得到最终成像。
[0030]基于以上实施例，所述利用图像恢复算法求解所述公式(3)得到最终成像，具体包括：
[0031]设模糊核的初始值K＝s,模糊核的最大值K
max
＝S，引入辅助变量u，g，设u＝0，g＝0，引入惩罚参数μ1和μ2，设μ1的最大值为μ
1max
，μ2的最大值为μ
2max
；
[0032]判断s与S的大小关系：若s≥S时，则将当前L作为最终成像；若s＜S时，计算K值，并
判断μ1与μ
1max
的大小关系；
[0033]其中，所述判断μ1与μ
1ma
的大小，包括：若μ1>μ
1ma
，则令，则令并重新开始判断s与S的大小关系；若μ1≤μ
1ma
，则判断μ2与μ
2max
的大小关系；
[0034]其中，所述判断μ2与μ
2max
的大小关系，包括当μ2>μ
2max
时，则令μ1＝2μ1，并重新开始判断μ1与μ
1max
的大小；当μ2≤μ
2max
时，则通过公式(4)计算得到L，令μ2＝2μ2，并重新开始判断μ2与μ
2max
的大小关系；
[0035][0036]式中，式中，和分别表示x方向和y方向的微分算子，α为正则项的调节系数；g
x
和g
y
分别表示g在x方向和y方向的梯度矩阵。
[0037]基于以上实施例，所述计算K值的具体计算过程为：
[0038][0039]式中，F(
·
)和F
‑1(
·
)均为傅氏变换公式,为F(
·
)复共轭变换，为一阶梯度，γ为正则项的调节系数。
[0040]第二方面，本申请还提供了距离选通激光主动成像系统，所述系统包括：
[0041]接收模块，用于接收目标的视频场信号和编码板所发送的编码信号；
[0042]控制模块，用于根据预设成像目标距离、预设控制参数、视频场信号、编码信号生成驱动信号、标记信号及增强器编码信号，所述驱动信号用于控制发射激光照射所述目标，所述标记信号用于记录编码信号的编码信息；
[0043]激光接收模块：用于获取所述激光照射在目标后的反射光，根据所述反射光形成所述目标的数字图像；
[0044]解析模块：用于利用图像恢复算法、所述增强器编码信号、所述标记信号解析所述数字图像得到目标的最终成像。
[0045]第三方面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种距离选通激光主动成像方法，其特征在于，包括：接收目标的视频场信号和编码板所发送的编码信号；根据预设成像目标距离、预设控制参数、视频场信号、编码信号生成驱动信号、标记信号及增强器编码信号，所述驱动信号用于控制发射激光照射所述目标，所述标记信号用于记录编码信号的编码信息；获取所述激光照射在目标后的反射光，根据所述反射光形成所述目标的数字图像；利用图像恢复算法、所述增强器编码信号、所述标记信号解析所述数字图像得到目标的最终成像。2.根据权利要求1所述的距离选通激光主动成像方法，其特征在于,所述根据预设成像目标距离、预设控制参数、视频场信号、编码信号生成驱动信号，具体包括：根据预设成像目标距离、控制参数、视频场信号和编码信号生成激光信号；利用所述激光信号产生驱动信号。3.根据权利要求1所述的距离选通激光主动成像方法，其特征在于,所述激光信号、增强器编码信号、驱动信号与视频场信号的时序关系满足公式(1)：式中，R表示预设成像目标距离，R
a
表示成像深度或距离范围的前边界，R
b
表示表示成像深度或距离范围的后边界，t
delay
表示激光发出脉冲与所述脉冲形成成像光信号的时间差，t
target
表示驱动信号产生一个脉冲与增强器编码信号产生对应脉冲的时间差，t
laser_delay
表示驱动信号产生一个脉冲到激光发出一个脉冲的时间，t
gate_delay
表示增强器编码信号的一个脉冲产生成像光信号的时间延迟，Δt
wid
为激光的一个脉冲宽度，Δt
gate
为增强器编码信号的一个脉冲宽度。4.根据权利要求1所述的距离选通激光主动成像方法，其特征在于,所述根据所述反射光和所述增强器编码信号形成所述目标的数字图像，具体包括：所述反射光经变焦处理后形成聚焦光斑；将所述聚焦光斑为转化成像光信号；由所述成像光信号产生所述目标的电子图像；根据所述电子图像形成所述目标的数字图像。5.根据权利要求1所述的距离选通激光主动成像方法，其特征在于,所述利用图像恢复算法、所述增强器编码信号、所述标记信号解析所述数字图像得到目标的最终成像，具体包括：接收所述增强器编码信号；利用所述增强器编码信号构建数字图像和最终成像的关系式：
式中，B表示数字图像，L表示最终成像，T表示增强器编码信号的编码码元宽度，T
i
表示L在第i个编码时位移，m表示编码长度，η表示系统噪声，k
i
表示第i个编码时是否增强信号，K
′
表示卷积核；构建关于模糊核、数字图像和最终成像的目标函数A：式中，K表示模糊核，表示基于L2范数设计的数据拟合项，表示图像梯度，表示模糊核K的正则项，α和γ均表示正则项的调节系数；利用图像恢复算法求解所述公式(3)得到最终...

【专利技术属性】
技术研发人员：张来线，郭惠超，孙华燕，李迎春，郑海晶，张小渔，李荣，周子群，孙厚鹏，张廷华，张怀利，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：