[发明专利]基于单探测器关联成像原理的三维成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算关联成像的方法，尤其涉及一种基于单探测器关联成像原理的三维成像方法。

背景技术

激光雷达技术作为一种重要的三维测距技术，具有光束窄和测距精度高等特点，已经广泛应用于三维遥感领域和三维虚拟现实领域中。比如：Kaiguang等人^[1]利用机载激光雷达研究了森林中的生物总量，Fricker等人^[2]利用星载激光测高仪器测量了南极洲冰川。传统的激光雷达采用单点测距加扫描方式实现三维测量，测点速度受到光子飞行时间的限制。比如：对距离为1.5Km的目标，光脉冲往返时间为10μs，测点速度最高限制为100KHz。目前实用的扫描式三维激光雷达测点速度为10KHz量级，且获得的数据需要配准等较多后续处理才能使用，不能满足高精度实时获取三维信息的要求。所以如何大幅度提高探测速度成为遥感研究领域中的一个重要研究方向[1]Kaiguang Zhaoa，Sorin Popescua，etc.al.，Lidar remote sensing of forest biomass：A scale-invariant estimation approach using airborne lasers，Remote Sensing of Environment，Vol.113，pp182-195(2009)[2]Fricker HA，Scambos T，etc.al.，An active subglacial water system in West Antarcticamapped from space，Science，Vol.315，pp 1544-1548(2007)。

传统的门选通主动成像可以对设定距离内的目标进行探测。由于门选通成像器件的像素阵列很大，可以快速获取目标的二维信息(灰度图像)。时间切片(Time-Slicing)技术^[3]在8米处可以获得0.2mm的测距精度，在500米处可以获得5mm的测距精度。但是如果直接采用门选通技术进行三维测距，则要对目标进行很多次探测，如所谓的时间切片(Time-Slicing)技术需要数十幅门选通灰度图像才生成一幅三维图像，因此只适合静态目标探测而无法应用于遥感领域。2008年，浙江大学(申请课题组)研制了基于光脉冲形状无关测距法的面阵成像三维激光雷达系统^[5]。这些面阵成像激光雷达能提供很高的探测速度，但是其测距精度都受到强度图像信噪比的限制，且其探测原理决定其不能获得多回波目标。[3]Joachim F.Andersen，Jens Busck，etc.al，Pulsed Raman fiber laser andmultispectral imaging in three dimensions，Applied Optics，Vol.45，pp6198-6204(2006)[5]Zhang Xiuda，Yan Huimin，etc.al，Pulse-shape-free method for long-rangethree-dimensional active imaging with high linear accuracy，Optics Letters，Vol.33，pp1219-1221(2008)