[发明专利]一种获取动目标运动参数的闪光追迹成像方法

权利要求书

1.一种获取动目标运动参数的闪光追迹成像方法，其特征在于，该方法基于距离选通成像技术，采用脉冲激光器作为照明光源，采用配有选通门的CCD作为成像器件，并通过时间延时积分的工作方式来实现运动目标运动轨迹的成像。

2.根据权利要求1所述的获取动目标运动参数的闪光追迹成像方法，其特征在于，所述时间延时积分是通过激光频闪成像实现的，成像器件一帧包含多个子帧，每个子帧对应一个脉冲对，而每个脉冲对则由一个激光脉冲和一个选通脉冲构成，通过调节脉冲对内选通脉冲和激光脉冲间的延时可实现距离选通成像。

3.根据权利要求2所述的获取动目标运动参数的闪光追迹成像方法，其特征在于，在激光频闪成像过程中，当感兴趣观察区的第一个回波信号到达CCD后，其感生的电荷不直接输出，而是与同一帧其他脉冲对形成的目标回波信号累积，这样在一帧的曝光时间里可接收目标形成的多个回波信号；由于不同脉冲对之间存在延时，且目标是运动的，因此，不同脉冲对形成的目标回波信号所对应的成像器件的感光像元不一致，可理解为每个脉冲对形成一幅运动目标的子图，形成一个目标样本，不同时刻下，不同子图中运动目标占据的像元区不同，即目标样本不重合；因此，当成像器件一帧累积完成后，其输出图像为多幅子图的叠加，这样便可直接在一帧图像中获得由目标样本形成的运动轨迹；然后，通过建立感兴趣观察区三维空间与二维像平面间的对应关系，可反演出目标的三维运动参数，该参数包括目标的空间位置、速度和加速度。

4.根据权利要求3所述的获取动目标运动参数的闪光追迹成像方法，其特征在于，所述建立感兴趣观察区三维空间与二维像平面间的对应关系，是以成像器件的焦点为坐标原点建立笛卡尔坐标系，该坐标系的XY平面与成像平面平行；为避免处理图像中目标位置与其真实三维空间位置相反的问题，采用透视投影模型，将成像平面和感兴趣观察区放在焦点的同侧，建立感兴趣观察区三维空间与二维图像的对应关系如下

XY=Zfxy---(1)]]>

公式(1)中，f为成像器件的焦距，X、Y和Z为真实三维空间中X轴、Y轴和Z轴坐标，x和y为目标在二维像平面对应的X轴和Y轴坐标；X向和Y向的距离精度依赖于Z向的距离精度；由于观察景深距系统较远，对于(X，Y，Z)位置的目标到系统的距离R＝(X²+Y²+Z²)^1/2≈Z，因此，可认为同一Z平面上的各点到系统的距离相等为R；Z向距离由选通门与激光的延迟时间决定，具体为

Z=R=c·τ2---(2).]]>