激光成像雷达技术的研究

论文摘要

论文中对激光主动成像技术发展及现状进行了详细论述，在此基础上对小型激光成像设备原型机方案进行了论证。在小型化应用背景的前提下，提出了采用半导体激光器作为光源，ICCD作为系统的探测部件，采用距离切层扫描成像的系统方案。整个系统以计算机作为控制中心，由同步控制器提供激光驱动器以及ICCD的工作时序，根据激光器发射激光的时间和目标距离来控制ICCD快门开启的时间，使得在特定距离段上的回波信号被ICCD探测接收。从ICCD输出的复合视频信号经图像采集卡转换成数字信号后输入计算机系统，通过软件处理实现三维成像。根据设计方案，搭建了激光成像仪实验系统，利用脉冲激光光源和CCD面阵探测器进行成像。以此实验系统为基础研究了脉冲宽度和图像灰度之间的关系以及滤光片的抗干扰性能，并且分别进行了室内和外场实验，获得了目标的二维图像。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 概述
• 1.1 激光雷达的发展和现状
• 1.2 三维激光成像雷达技术的发展
• 1.3 本论文的主要工作及章节安排
• 第二章 激光成像雷达方案论证
• 2.1 激光成像雷达的工作原理
• 2.1.1 激光成像雷达的系统结构
• 2.1.2 激光成像雷达距离方程
• 2.2 探测体制
• 2.2.1 直接探测
• 2.2.2 相干探测
• 2.2.3 两种探测体制的比较
• 2.3 成像体制
• 2.3.1 扫描成像
• 2.3.2 非扫描成像
• 2.3.3 两种成像体制的比较
• 2.4 三维图像的获取
• 2.4.1 直接测距成像
• 2.4.2 切片扫描成像
• 2.5 激光成像系统总体方案
• 第三章 激光成像系统方案设计
• 3.1 发射系统设计
• 3.1.1 激光器的选择
• 3.1.2 发射光学系统设计
• 3.2 接收系统设计
• 3.2.1 探测器的选择
• 3.2.2 接收光学系统设计
• 3.2.3 图像采集系统设计
• 3.3 激光成像雷达测距方案设计
• 3.4 同步控制系统设计
• 3.4.1 距离选通技术
• 3.4.2 同步控制总方案
• 第四章 同步控制器设计
• 4.1 距离选通成像技术
• 4.2 距离选通同步控制技术方案研究
• 4.3 同步控制电路设计
• 4.3.1 场同步分离电路
• 4.3.2 单片机及外围接口电路
• 4.3.3 人机交互环境设计
• 4.4 CPLD 及其内部逻辑设计
• 4.4.1 CPLD 介绍
• 4.4.2 CPLD 内部逻辑设计
• 第五章 图像采集系统设计
• 5.1 软件工作流程图
• 5.2 软件界面设计
• 5.3 软件实现
• 5.3.1 相关的数据结构
• 5.3.2 图像卡自带底层函数
• 5.3.3 用 VC++语言进行二次开发
• 5.4 软件运行结果
• 第六章 激光成像雷达实验系统及实验结果
• 6.1 激光成像雷达实验系统
• 6.2 脉冲宽度与图像灰度试验
• 6.3 抗干扰性能试验
• 6.4 外场实验
• 6.5 小结
• 第七章 结论及展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献