一种利用菲涅耳望远镜成像激光雷达对运动目标成像的方法，包括下列步骤：菲涅耳望远镜成像激光雷达一维扫描工作模式信号发射和接收、时间域采样信号ii，AB的时间-空间变换、空间域采样信号ii，space的Delaunay三角剖分、设计重采样信号ii(x，y)对应的空间坐标矩阵B、三角网格数据ii，tri立方卷积插值和利用相位型空间光调制器实现目标重建，本发明专利技术将一维周期扫描，立方卷积插值和空间光调制器相结合应用到菲涅耳望远镜成像激光雷达对运动目标成像中，解决了空间域采样信号非均匀分布的问题，扩展了菲涅耳望远镜成像激光雷达的应用范围。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及菲涅耳望远镜成像激光雷达，特别是一种利用菲涅耳望远镜成像激光雷达对运动目标成像的方法。在菲涅耳望远镜成像激光雷达成像系统中，存在空间域采样信号非均勻分布的问题，影响目标的重建。本专利技术利用快速反射镜(FSM)控制激光束对运动目标进行快速的一维周期扫描，并利用立方卷积插值实现非均勻分布空间域采样信号到均勻分布重采样信号的转换，最后利用相位型空间光调制器重建目标，实现了菲涅耳望远镜成像激光雷达对运动目标的成像，扩展了菲涅耳望远镜成像激光雷达的应用范围。
技术介绍
在目标探测和目标识别领域，获得高分辨率图像是一项持续的工作。在军事应用特别是预警探测、战略防御和侦察监视等方面具有战略性发展地位。菲涅耳望远镜成像激光雷达是一种新型的成像激光雷达技术，能够实现目标超光学分辨率极限的二维成像。菲涅耳望远镜成像激光雷达基于对目标进行同轴同心相位二次项偏振正交双光束扫描的光电数据收集以及光学和数字计算空间复相位解调的图像重构(参见在先技术 刘立人，菲涅耳望远镜成像激光雷达，公开号CN1019800049A)。菲涅耳望远镜成像激光雷达的工作原理如附图说明图1所示，从激光器1开始依次是发射偏振分束器2，左通道空间相位调制器3，右通道空间相位调制器4，发射偏振合束器5， 激光放大器6，发射望远镜7，光束扫描器8，目标9，接收望远镜10，接收偏振分束器11， 2X490°空间光学桥接器12，上路平衡接收机13和上路放大及码数转换器14，下路平衡接收机15和下路放大及码数转换器16，复数化器17，时间空间坐标转换器18，重采样插值空间坐标变换器19，匹配滤波器20到输出图像21，此外还有控制计算机22。在对运动目标成像时，由于目标和扫描光束的相对运动，所接收的时间域采样信号经过时间-空间变换后，获得的空间域采样信号呈现二维周期折线式的非均勻分布，影响了目标的重建。在先技术仅提出利用重采样插值空间坐标变换器19对采样信号进行处理，但并未给出具体的实施方法。重采样插值是一种重要的数值计算方法，通过重采样点一定邻域范围内采样点数值计算获得重采样点的数值。重采样插值广泛应用于雷达成像、医学成像等领域，插值的精度对成像质量有重要的影响。在菲涅耳望远镜成像激光雷达中，需要处理的空间域采样信号呈周期折线式非均勻分布，采样信号的函数值为二维菲涅耳波带片形式的复数二次项，与现有的激光雷达(参见在先技术 =Carrara, W. G.，Goodman, R. S.，Majewski， R. Μ. , Spotlight Synthetic Aperture Radar Signal Processing Algorithms. Artech House (Boston), 1995)和医学成像(参见在先技术许为华，尹学松，医学图像插值算法的研究计算机仿真，2006，23(1) 111 114)等工作中采样信号的分布和函数值形式均不同。因此必须选择适合于菲涅耳望远镜成像激光雷达采样信号特点的插值方法，并证明其有效性。在先技术对于此问题并未给出具体解决方法。针对这一情况，我们提出包含重采样插值步骤的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述在先技术的不足，提供一种，以能够克服菲涅耳望远镜成像激光雷达空间域采样信号非均勻分布的问题，该方法原理可靠，易于实现。本专利技术的具体技术解决方案如下一种菲涅耳望远镜成像激光雷达对运动目标成像的方法，其特点在于包括下列步骤①菲涅耳望远镜成像激光雷达一维扫描工作模式信号发射和接收菲涅耳望远镜成像激光雷达发射系统将偏振正交的同轴同心光束投向目标。快速反射镜FSM控制光束做高速一维周期扫描，当运动目标经过扫描光束时，接收望远镜对回波进行光学接收。菲涅耳望远镜成像激光雷达接收系统得到采样信号、皿为权利要求1. 一种利用菲涅耳望远镜成像激光雷达对运动目标成像的方法，其特征在于该方法包括下列步骤①菲涅耳望远镜成像激光雷达一维扫描工作模式信号发射和接收 菲涅耳望远镜成像激光雷达发射系统将偏振正交的同轴同心光束投向目标，快速反射镜FSM控制光束做高速一维周期扫描，当运动目标经过扫描光束时，接收望远镜对回波进行光学接收，菲涅耳望远镜成像激光雷达接收系统得到采样信号、ΑΒ为全文摘要一种利用菲涅耳望远镜成像激光雷达对运动目标成像的方法，包括下列步骤菲涅耳望远镜成像激光雷达一维扫描工作模式信号发射和接收、时间域采样信号ii，AB的时间-空间变换、空间域采样信号ii，space的Delaunay三角剖分、设计重采样信号ii(x，y)对应的空间坐标矩阵B、三角网格数据ii，tri立方卷积插值和利用相位型空间光调制器实现目标重建，本专利技术将一维周期扫描，立方卷积插值和空间光调制器相结合应用到菲涅耳望远镜成像激光雷达对运动目标成像中，解决了空间域采样信号非均匀分布的问题，扩展了菲涅耳望远镜成像激光雷达的应用范围。文档编号G01S17/89GK102305932SQ201110209950公开日2012年1月4日 申请日期2011年7月26日 优先权日2011年7月26日专利技术者刘立人, 吕笑宇, 吴亚鹏, 戴恩文, 闫爱民 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种利用菲涅耳望远镜成像激光雷达对运动目标成像的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：①菲涅耳望远镜成像激光雷达一维扫描工作模式信号发射和接收：菲涅耳望远镜成像激光雷达发射系统将偏振正交的同轴同心光束投向目标，快速反射镜ＦＳＭ控制光束做高样距离间隔，即Δｘ＝Δｙ＝ΔＬ ；⑤目标重建：计算机将重采样信号ｉｉ（ｘ，ｙ）输入空间光调制器，调制空间光调制器的输出强度，利用平行光照射空间光调制器，产生重建目标。距离，获得点ｉ在ｉｉ，ｔｒｉ中的邻近点集合Ｐ，依据（４）式所示立方卷积插值核对邻近点集合Ｐ进行插值，得到重采样点ｉ的函数值，重复这一过程，直到获得所有重采样信号的函数值，从而得到满足正交坐标规则分布的重采样信号ｉｉ（ｘ，ｙ）：其中：ΔＬ为采ｍｉ）?（ｍｏ）｜（／ｍｏ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（／ｍｔａｂｌｅ）?（／ｍｆｅｎｃｅｄ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）对于重采样信号ｉｉ（ｘ，ｙ）中任一采样点ｉ，依据ｉ在Ｂ中对应的坐标值，计算点ｉ与三角网格ｉｉ，ｔｒｉ中采样点的）?（ｍｏ）＆ｌｔ；（／ｍｏ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（ｍｏ）＆ｌｔ；（／ｍｏ）?（ｍｏ）｜（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｘ（／｜（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｏ）｜（／ｍｏ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（ｍｏ）＆ｌｔ；（／ｍｏ）?（ｍｏ）｜（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｏ）｜（／ｍｏｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）｜（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｏ）｜（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｏ）／（／ｍｏ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｎ）４（／ｍｎ）?（ｍｏ）（ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）｜（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｏ）｜（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）３（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｏ）／（／ｍｏ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｎ）５（／ｍｎ）?（ｍ（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（ｍｏ）＆ｌｔ；（／ｍｏ）?（ｍｏ）｜（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｏ）｜（／ｍｏ）?（ｍｏ）＆ｌｔ；（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?ｗ）?（ｍｏ）｜（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｏ）｜（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｏ）／（／ｍｏ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?ｒｏｗ）?（ｍｏ）｜（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｏ）｜（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）３（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｏ）／（／ｍｏ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｎ）５（／ｍｎ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏ?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｅｎｃｅｄｏｐｅｎ＝＇｛＇ｃｌｏｓｅ＝＇＇）?（ｍｔａｂｌｅ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｎ）３（／ｍｎ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍＢ中各元素值呈等间隔分布，矩阵Ｂ的总元素数Ｋ’为：Ｋ’＝（ｋｘ－ａ）×（ｋｙ－ｂ），其中：ａ，ｂ为删除的边缘采样宽度；④三角网格数据ｉｉ，ｔｒｉ立方卷积插值：立方卷积插值核为：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｇ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）域的其他任何点，实现采样信号ｉｉ，ＡＢ的Ｄｅｌａｕｎａｙ三角剖分，在计算机内建立ｉｉ，ＡＢ的三角网格数据ｉｉ，ｔｒｉ；③建立重采样信号ｉｉ（ｘ，ｙ）的坐标矩阵Ｂ：重采样信号ｉｉ（ｘ，ｙ）在ｘ方向和ｙ方向的采样间隔相等，即Δｘ＝Δｙ，坐标矩阵最短的两点连接作为定向基线，搜索位于定向基线右面的第三个点，创建Ｄｅｌａｕｎａｙ三角形；然后把新生成的三角形的两个边作为新的基线，重复上述过程直到所有的基线都用过为止，形成一系列相连但不重叠的三角形的集合，而且这些三角形的外接圆不包含这个面间，Δｔ２是时间采样周期；是发射系统两路光的相位延迟差；Ｒｅｑｕ是等效曲率半径；Ｓ为光斑的振幅函数，采样信号ｉｉ，ＡＢ的坐标矩阵Ａ的行数和列数分别为ｋｘ，ｋｙ；②采样信号ｉｉ，ＡＢ的Ｄｅｌａｕｎａｙ三角剖分：在采样信号ｉｉ，ＡＢ中，找出相距速一维周期扫描，当运动目标经过扫描光束时，接收望远镜对回波进行光学接收，菲涅耳望远镜成像激光雷达接收系统得到采样信号ｉｉ，ＡＢ为：其中ｙｗ（ｔ）为光束的线性周期扫描函数；ｖ为目标运动速度，θ为目标运动方向与光束扫描方向的夹角；ｔ２为...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吕笑宇，刘立人，闫爱民，戴恩文，吴亚鹏，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：31
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