專利名稱：菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)，特別是一種利用菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像的方法。在菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)成像系統(tǒng)中，存在空間域采樣信號(hào)非均勻分布的問(wèn)題，影響目標(biāo)的重建。本發(fā)明利用快速反射鏡(FSM)控制激光束對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行快速的一維周期掃描，并利用立方卷積插值實(shí)現(xiàn)非均勻分布空間域采樣信號(hào)到均勻分布重采樣信號(hào)的轉(zhuǎn)換，最后利用相位型空間光調(diào)制器重建目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的成像，擴(kuò)展了菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)的應(yīng)用范圍。
背景技術(shù)：
在目標(biāo)探測(cè)和目標(biāo)識(shí)別領(lǐng)域，獲得高分辨率圖像是一項(xiàng)持續(xù)的工作。在軍事應(yīng)用特別是預(yù)警探測(cè)、戰(zhàn)略防御和偵察監(jiān)視等方面具有戰(zhàn)略性發(fā)展地位。菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)是一種新型的成像激光雷達(dá)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)超光學(xué)分辨率極限的二維成像。菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)基于對(duì)目標(biāo)進(jìn)行同軸同心相位二次項(xiàng)偏振正交雙光束掃描的光電數(shù)據(jù)收集以及光學(xué)和數(shù)字計(jì)算空間復(fù)相位解調(diào)的圖像重構(gòu)(參見(jiàn)在先技術(shù) [1]劉立人，菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)，公開(kāi)號(hào)CN1019800049A)。菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)的工作原理如

圖1所示，從激光器1開(kāi)始依次是發(fā)射偏振分束器2，左通道空間相位調(diào)制器3，右通道空間相位調(diào)制器4，發(fā)射偏振合束器5， 激光放大器6，發(fā)射望遠(yuǎn)鏡7，光束掃描器8，目標(biāo)9，接收望遠(yuǎn)鏡10，接收偏振分束器11， 2X490°空間光學(xué)橋接器12，上路平衡接收機(jī)13和上路放大及碼數(shù)轉(zhuǎn)換器14，下路平衡接收機(jī)15和下路放大及碼數(shù)轉(zhuǎn)換器16，復(fù)數(shù)化器17，時(shí)間空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器18，重采樣插值空間坐標(biāo)變換器19，匹配濾波器20到輸出圖像21，此外還有控制計(jì)算機(jī)22。在對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像時(shí)，由于目標(biāo)和掃描光束的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所接收的時(shí)間域采樣信號(hào)經(jīng)過(guò)時(shí)間-空間變換后，獲得的空間域采樣信號(hào)呈現(xiàn)二維周期折線式的非均勻分布，影響了目標(biāo)的重建。在先技術(shù)僅提出利用重采樣插值空間坐標(biāo)變換器19對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行處理，但并未給出具體的實(shí)施方法。重采樣插值是一種重要的數(shù)值計(jì)算方法，通過(guò)重采樣點(diǎn)一定鄰域范圍內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)值計(jì)算獲得重采樣點(diǎn)的數(shù)值。重采樣插值廣泛應(yīng)用于雷達(dá)成像、醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域，插值的精度對(duì)成像質(zhì)量有重要的影響。在菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)中，需要處理的空間域采樣信號(hào)呈周期折線式非均勻分布，采樣信號(hào)的函數(shù)值為二維菲涅耳波帶片形式的復(fù)數(shù)二次項(xiàng)，與現(xiàn)有的激光雷達(dá)(參見(jiàn)在先技術(shù)[2] =Carrara, W. G.，Goodman, R. S.，Majewski， R. Μ. , Spotlight Synthetic Aperture Radar Signal Processing Algorithms[M]. Artech House (Boston), 1995)和醫(yī)學(xué)成像(參見(jiàn)在先技術(shù)[3]許為華，尹學(xué)松，醫(yī)學(xué)圖像插值算法的研究[J]計(jì)算機(jī)仿真，2006，23(1) 111 114)等工作中采樣信號(hào)的分布和函數(shù)值形式均不同。因此必須選擇適合于菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)采樣信號(hào)特點(diǎn)的插值方法，并證明其有效性。
在先技術(shù)對(duì)于此問(wèn)題并未給出具體解決方法。針對(duì)這一情況，我們提出包含重采樣插值步驟的菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述在先技術(shù)的不足，提供一種菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法，以能夠克服菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)空間域采樣信號(hào)非均勻分布的問(wèn)題，該方法原理可靠，易于實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的具體技術(shù)解決方案如下一種菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像的方法，其特點(diǎn)在于包括下列步驟①菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)一維掃描工作模式信號(hào)發(fā)射和接收菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)將偏振正交的同軸同心光束投向目標(biāo)?？焖俜瓷溏RFSM控制光束做高速一維周期掃描，當(dāng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)經(jīng)過(guò)掃描光束時(shí)，接收望遠(yuǎn)鏡對(duì)回波進(jìn)行光學(xué)接收。菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)接收系統(tǒng)得到采樣信號(hào)、皿為
權(quán)利要求
1. 一種利用菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像的方法，其特征在于該方法包括下列步驟①菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)一維掃描工作模式信號(hào)發(fā)射和接收 菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)將偏振正交的同軸同心光束投向目標(biāo)，快速反射鏡FSM控制光束做高速一維周期掃描，當(dāng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)經(jīng)過(guò)掃描光束時(shí)，接收望遠(yuǎn)鏡對(duì)回波進(jìn)行光學(xué)接收，菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)接收系統(tǒng)得到采樣信號(hào)、ΑΒ為
全文摘要
一種利用菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像的方法，包括下列步驟菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)一維掃描工作模式信號(hào)發(fā)射和接收、時(shí)間域采樣信號(hào)ii，AB的時(shí)間-空間變換、空間域采樣信號(hào)ii，space的Delaunay三角剖分、設(shè)計(jì)重采樣信號(hào)ii(x，y)對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)矩陣B、三角網(wǎng)格數(shù)據(jù)ii，tri立方卷積插值和利用相位型空間光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)目標(biāo)重建，本發(fā)明將一維周期掃描，立方卷積插值和空間光調(diào)制器相結(jié)合應(yīng)用到菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像中，解決了空間域采樣信號(hào)非均勻分布的問(wèn)題，擴(kuò)展了菲涅耳望遠(yuǎn)鏡成像激光雷達(dá)的應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)G01S17/89GK102305932SQ201110209950
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者劉立人, 呂笑宇, 吳亞鵬, 戴恩文, 閆愛(ài)民 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所