多狭缝条纹管激光成像系统数据处理技术研究

论文摘要

多狭缝条纹管成像系统是一种新型的闪烁式非扫描激光雷达,它具有成像帧频高,视场角大等诸多优势,相对于单狭缝条纹管,它的每帧图像都含有更多的信息量。依托实验室建立起来的一套装置,我们开展了多狭缝条纹管成像系统数据处理研究,取得了一定的成果,比如噪声抑制算法的选取,条纹提取算法,距离噪声的抑制等一系列阶段性成果。通过对不同目标场景的实验验证了多狭缝条纹管成像系统的正确性和可行性。同时对于重构目标当中的偏差给出了分析和解决方案。本文首先对多狭缝成像系统的预处理方案进行研究,比较了与传统激光雷达系统数据处理的不同,同时对系统的噪声来源进行了分析,并对比了它们所造成的影响,同时对各种比较常用的噪声抑制算法进行了实验比较,得到了比较好的结果。然后,本文对如何将条纹从背景中的分割,以及条纹数据的提取进行了研究,分析了几种处理方法,并对以往单狭缝系统所提出的直接分割方法提出了改进方案,同时,对距离像的噪声抑制,本文也提出了两个试探性的方案,为后续的相应工作提供了思路。最后,根据已经得到的处理方法,我们用实验室所拥有的系统对不同的目标场景进行了实验,主要分为单目标,双目标,和700m成像,同时对他们进行了数据处理,不但验证了多狭缝条纹管成像系统的可行性与正确性,同时也证明了本文所进行的数据处理的研究效果也是可以的,同时针对所获得图像当中存在的一些不足进行了必要的分析,并提出了解决方案或建议。本文所取得的研究成果为条纹管激光成像数据处理系统的建立和完善提供了理论和应用方面的指导,对条纹管激光成像系统数据处理技术的发展具有重要意义,并且根据实验结果,提出了今后条纹管激光成像系统数据处理技术的重点研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 多狭缝条纹管成像系统工作原理
• 1.2.1 条纹管工作原理
• 1.2.2 非扫描多狭缝条纹管激光雷达工作原理
• 1.3 图像处理的基本方案
• 1.4 国内外在该方向的研究现状及分析
• 1.5 主要研究内容
• 第2章 条纹图像预处理研究
• 2.1 条纹图像预处理主要工作内容
• 2.2 图像噪声分析及其抑制算法研究
• 2.2.1 图像噪声主要来源
• 2.2.2 噪声抑制算法对比分析
• 2.3 针对实际成像的滤波器比较
• 2.4 本章小结
• 第3章 条纹像重构算法研究
• 3.1 从背景当中提取条纹
• 3.1.1 直接阈值分割
• 3.1.2 对直接阈值分割的改进方法
• 3.2 分割后图像的形态学处理
• 3.3 目标距离像和强度像重构算法研究
• 3.3.1 条纹强度信息与距离信息提取
• 3.3.2 条纹距离像提取方法
• 3.3.3 距离像与强度像的重构
• 3.4 本章小结
• 第4章 成像实验及误差分析
• 4.1 单目标实验及其数据处理
• 4.2 双目标实验及数据处理
• 4.3 700m 目标实验及其数据处理
• 4.4 关于系统误差的简单分析
• 4.4.1 由条纹管引入的误差
• 4.4.2 由激光输出的不均匀性造成的误差
• 4.4.3 光纤变换器引入的误差
• 4.4.4 图像分辨率不足引入的误差
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢