【技术实现步骤摘要】
用于视场扩展和小目标识别的精细扫描控制方法和系统
[0001]本专利技术属于激光成像
，具体涉及一种用于视场扩展和小目标识别的精细扫描控制方法和系统。
技术介绍
[0002]激光成像技术是三维成像技术的主要发展方向，传统成像技术由于探测灵敏度、动态范围等限制，已无法满足对微弱目标光学识别的应用需求。近几十年，量子技术的蓬勃发展为突破传统技术探测极限提供了新的技术手段，其中基于量子技术诞生的单光子成像技术具有单光子灵敏度和皮秒时间分辨率，打破了传统激光成像系统只能通过增大激光功率和望远镜口径来提高探测信号强度、信噪比和探测距离的技术禁锢。单光子成像技术具有单光子量级极限探测灵敏度，能够实现极微弱光学信号感知。其优越的性能和广阔的应用前景受到了世界各国的广泛关注。
[0003]然而，当成像距离拓展到一定程度，成像视场会受到限制并且由于激光在传播过程中存在衰减，相对背景噪声而言，视场中小目标强度较弱，回波光信号容易被噪声所淹没。尽管可以通过扫描的方式拓展视场，也可以通过增加激光器的输出功率来提升回波光强，但小目标信号...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于视场扩展和小目标识别的精细扫描控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，单片机控制搭载光路单元的云台移动面向目标物体方位，所述光路单元包括望远镜、振镜、带孔反射镜、耦合装置、激光器、偏振分光棱镜；所述单片机向激光器发送脉冲触发信号，控制激光器发射激光，经过收发同轴光路照射到目标物体，回波信号原路返回，通过带孔反射镜反射进入耦合装置，单光子探测器对耦合装置中的回波信号进行探测；S2，时间相关单光子计数系统采集光子计数信号，通过处理器计算光子飞行时间从而得到目标物体的距离，然后将距离信号发送给单片机；S3，单片机得到距离信号后对望远镜进行变焦确定目标物体图像信息，采用精细扫描方式计算得到振镜和云台的扫描步数和步长；然后，单片机控制振镜和云台以蛇形扫描的方式实现两阶精细扫描；S4，经过两阶精细扫描后，处理器获得目标物体的三维信息，用点云三维重建方法对目标物体三维信息进行处理和拼接，实现目标物体的成像。2.根据权利要求1所述的用于视场扩展和小目标识别的精细扫描控制方法，其特征在于，步骤S3中，所述对望远镜进行变焦的具体操作为：单片机得到距离后通过控制步进电机驱动器，进而驱动变焦装置对望远镜进行变焦，获得目标物体分辨率高于预设像素阈值的观测图像。3.根据权利要求1所述的用于视场扩展和小目标识别的精细扫描控制方法，其特征在于，步骤S3中，所述采用精细扫描方式计算得到振镜和两轴云台的扫描步数和步长，具体过程如下：云台步长＝θ；其中，d为单像素视场大小，L为目标物体距离，θ为振镜的最大偏振角度，V表示DAC模块最大输出电压，N为成像像素大小。4.根据权利要求3所述的用于视场扩展和小目标识别的精细扫描控制方法，其特征在于，步骤S3中，所述DAC控制模块，用于输出两路正负模拟电压控制振镜运动；所述DAC控制模块包括芯片和基准电压电路；单片机通过SPI给DAC控制模块的芯片发送电压信号，然后DAC模块输出模拟电压给振镜控制其运动。5.根据权利要求1所述的用于视场扩展和小目标识别的精细扫描控制方法，其特征在于，步骤S3中，所述单片机控制振镜和云台以蛇形扫描的方式实现两阶精细扫描的具体操作为：第一阶段，单片机首先控制振镜按照计算得到的振镜步长和振镜步数进行蛇形扫描，每改变一次模拟电压值，单片机输出一个pixel脉冲同步信号，当扫描完一行时单片机输出一个line脉冲同步信号，直至蛇形扫描完一个子图；第二阶段，当第一阶段扫描完一个子图，单片机输出一个frame脉冲同步信号后，单片
机控制云台按照计算得到的云台步长和云台步数进行蛇形扫描，转向下一个子图，重复第一阶段的操作，直至完成所有云台步数，实现大视场扫描。6.一种用于视场扩展和小目标识别的精细扫描控制系统，其特征在于，包括云台、光路单元、控制单元、单光子探测器、时间相关单光子计数系统；所述云台，用于转动所述光路单元，拓展成像范围，实现大视场扫描成像；所述光路单元，用于在激光器发射脉冲激光后，调整脉冲激光的光束...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓霄，王福槐，杜超，崔丽琴，张丽，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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