【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光雷达测速，尤其是涉及一种距离选通成像激光雷达对运动目标速度测量方法。
技术介绍
1、面阵成像激光雷达以二维探测器阵列为接收器，同时采集目标表面的大量三维信息，不需要等待与测量像素数成正比的采集时间，可以实现大分辨率的快速三维探测。因此相较于扫描式激光雷达系统，面阵成像激光雷达所具有的体积小、成像帧频快、分辨率高等优点。
2、距离选通技术广泛应用在面阵成像激光雷达系统中，它利用可控的脉冲激光器和可高速开合的选通型iccd，从时间的角度将不同距离目标的反射光和后向散射光分开，使被测目标反射的激光脉冲信号正好在iccd的选通时间内到达相机并成像。在激光成像过程中，由于大气、水体等介质在光路中的后向散射，造成成像质量差等不利于成像效果的影响。距离选通技术可以通过改变延迟时间，从而获得不同距离的目标强度图像，消除大部分后向散射光和背景噪声的影响。距离选通技术具有脉宽窄的优势，可以将目标物反射的光信号与背景散射光尽量区分开来，这样只有目标物反射回来的光信号才能进入接收端，从而提高三维图像的信噪比。
3、采用传统的三维重构方法的距离选通式成像激光雷达系统对运动目标进行测量时，由于目标处于移动状态，不易实现对运动目标的测量，严重的限制了距离选通成像激光雷达的应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种距离选通成像激光雷达对运动目标速度测量方法，不仅可通过步进选通门获得不同距离范围内的目标三维信息，而且也可以获得目标的运动速度。
2、为实
3、s1、当运动目标朝向激光雷达运动时，提出第一等效选通门法，计算运动目标的运动速度及其在选通门前后沿对应的距离；
4、s2、当运动目标远离激光雷达运动时，提出第二等效选通门法，计算运动目标的运动速度及其在选通门前后对应沿的距离。
5、优选的，步骤s1中，设选通门宽为δτgate，延时步长为δτstep，运动目标的运动速度为v1，当运动目标朝向激光雷达运动时，提出第一等效选通门法，包括以下步骤：
6、s11、当第kth个激光脉冲恰好到达运动目标，此时对应的选通门延时时间为kδτstep，iccd接收到的强度图像包含运动目标，记为第kth帧，即在第kth帧强度图像中，与运动目标相关的像素强度值为高；
7、考虑第kth帧之前的一帧，即第(k-1)th帧，由于第(k-1)th帧所对应的激光脉冲未到达运动目标，则在第(k-1)th帧强度图像中，与运动目标相关的像素强度值为低；
8、在第kth帧强度图像与第(k-1)th帧强度图像相减得到的差值图像δik中，与运动目标相关的像素强度值大于预设阈值δ+，此时将与运动目标相关的像素均视为有效像素，即运动目标出现在选通门前沿位置；
9、s12、随着选通门延时时间的增加和运动目标的移动，假设第(k+n)th个激光脉冲恰好离开运动目标，此时对应的选通门延时时间为(k+n)δτstep，iccd接收到的强度图像不包含运动目标，记为第(k+n)th帧，即在第(k+n)th帧强度图像中，与运动目标相关的像素强度值为低；
10、考虑第(k+n)th帧之前的一帧，即第(k+n-1)th帧，由于第(k+n-1)th帧所对应的激光脉冲还未离开运动目标，则在第(k+n-1)th帧强度图像中，与运动目标相关的像素强度值为高；
11、在第(k+n)th帧强度图像与第(k+n-1)th帧强度图像相减得到的差值图像δik+n中，与运动目标相关的像素强度值小于预设阈值δ-，此时将与运动目标相关的像素均为有效像素，即运动目标出现在选通门后沿位置；
12、其中：
13、δ+＞0,δ-＜0,|δ+|＝|δ-| (1)。
14、优选的，步骤s1中，由于运动目标的运动，等效选通门在时间上被压缩，假设被压缩的幅度为根据相邻帧差法得到：
15、
16、其中，δτstep为延时步长；n为选通门前、后沿分别观测到运动目标时所对应的帧数差；
17、求出运动目标的移动速度为：
18、
19、其中，n为激光雷达系统成像帧频；c为光速；
20、整合公式(1)、公式(2)和公式(3)，得到运动目标的移动速度为：
21、
22、优选的，步骤s1中，运动目标分别在选通门前、后沿所对应的距离为和表示为：
23、
24、
25、优选的，步骤s2中，当运动目标远离激光雷达运动时，提出第二等效选通门法，包括以下步骤：
26、s21、假设第kth个激光脉冲恰好到达运动目标，则此时对应的选通门延时时间为kδτstep，iccd接收到的强度图像包含运动目标，记为第kth帧，即在第kth帧强度图像中，与运动目标相关的像素强度值为高；
27、考虑第kth帧之前的一帧，即第(k-1)th帧，由于第(k-1)th帧所对应的激光脉冲未到达运动目标，则在第(k-1)th帧强度图像中，与运动目标相关的像素强度值为低；
28、在第kth帧强度图像与第(k-1)th帧强度图像相减得到的差值图像δik中，与运动目标相关的像素强度值大于预设阈值δ+，此时将与运动目标相关的像素均为有效像素，即运动目标出现在选通门后沿位置；
29、s22、随着选通门延时时间的增加和运动目标的移动，假设第(k+q)th个激光脉冲恰好离开运动目标，则此时对应的选通门延时时间为(k+q)δτstep，iccd接收到的强度图像不包含运动目标，记为第(k+q)th帧，即在第(k+q)th帧强度图像中，与运动目标相关的像素强度值为低；
30、考虑第(k+q)th帧之前的一帧，即第(k+q-1)th帧，由于第(k+q-1)th帧所对应的激光脉冲还未离开运动目标，则在第(k+q-1)th帧强度图像中，与运动目标相关的像素强度值为高；
31、在第(k+q)th帧强度图像与第(k+q-1)th帧强度图像相减得到的差值图像δik+n中，与运动目标相关的像素强度值小于预设阈值δ-，此时将与运动目标相关的像素均为有效像素，即运动目标出现在选通门前沿位置。
32、优选的，步骤s2中，由于运动目标的运动，导致等效选通门被在时间上被展宽，假设选通门被展宽的幅度为根据相邻帧差法得到：
33、
34、其中，q为选通门前、后沿分别观测到运动目标时所对应的帧数差；
35、此时求出运动目标的移动速度为：
36、
37、结合公式(7)和公式(8)，得到运动目标的速度为：
38、
39、优选的，步骤s2中，运动目标分别在选通门前、后沿所对应的距离为和表示为：
40、
41、
42、因此，本专利技术采用上述一种距离本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种距离选通成像激光雷达对运动目标速度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种距离选通成像激光雷达对运动目标速度测量方法，其特征在于，步骤S1中，设选通门宽为Δτgate，延时步长为Δτstep，运动目标的运动速度为v1，当运动目标朝向激光雷达运动时，提出第一等效选通门法，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种距离选通成像激光雷达对运动目标速度测量方法，其特征在于，步骤S1中，由于运动目标的运动，等效选通门在时间上被压缩，假设被压缩的幅度为根据相邻帧差法得到：
4.根据权利要求3所述的一种距离选通成像激光雷达对运动目标速度测量方法，其特征在于，步骤S1中，运动目标分别在选通门前、后沿所对应的距离为和表示为：
5.根据权利要求4所述的一种距离选通成像激光雷达对运动目标速度测量方法，其特征在于，步骤S2中，当运动目标远离激光雷达运动时，提出第二等效选通门法，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种距离选通成像激光雷达对运动目标速度测量方法，其特征在于，步骤S2中，由于运动目标的运动，导
7.根据权利要求6所述的一种距离选通成像激光雷达对运动目标速度测量方法，其特征在于，步骤S2中，运动目标分别在选通门前、后沿所对应的距离为和表示为：
...【技术特征摘要】
1.一种距离选通成像激光雷达对运动目标速度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种距离选通成像激光雷达对运动目标速度测量方法，其特征在于，步骤s1中，设选通门宽为δτgate，延时步长为δτstep，运动目标的运动速度为v1，当运动目标朝向激光雷达运动时，提出第一等效选通门法，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种距离选通成像激光雷达对运动目标速度测量方法，其特征在于，步骤s1中，由于运动目标的运动，等效选通门在时间上被压缩，假设被压缩的幅度为根据相邻帧差法得到：
4.根据权利要求3所述的一种距离选通成像激光雷达对运动目标速度测量方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：田兆硕，杨刚，毕宗杰，崔子浩，王玲，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：
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