[发明专利]一种基于遗传算法的激光雷达成像质量探测方法及系统

权利要求书

1.一种基于遗传算法的激光雷达成像质量探测方法，其特征在于，该方法为：通过遗传算法迭代演化出全局最优相位调制矩阵，将所述全局最优相位调制矩阵前馈加载至发射端的空间光调制器，对激光器输出光束进行相位调制后再发射；

遗传算法以相位调制矩阵作为繁衍对象；

遗传算法以能量利用率作为成本函数，遗传算法的成本函数为：

式中，η为能量利用率，I_m为从接收端的阵列探测器提取的目标轮廓内信号强度，{I₀}为接收光学系统的阵列探测器接收信号的平均强度。

2.根据权利要求1所述一种基于遗传算法的激光雷达成像质量探测方法，其特征在于，遗传算法的初始相位调制矩阵为均匀伪随机分布中相位值创建的矩阵。

3.根据权利要求1所述一种基于遗传算法的激光雷达成像质量探测方法，其特征在于，遗传算法的初始相位调制矩阵为大气湍流相位逆矩阵，所述大气湍流相位逆矩阵的获取过程为：观察一段时间大气湍流获取大气湍流相位矩阵，进而获取其逆矩阵。

4.根据权利要求3所述一种基于遗传算法的激光雷达成像质量探测方法，其特征在于，遗传算法迭代演化的终止条件为：

当大气湍流结构常数为弱湍流状态下，满足突变百分比R＜0.02时终止迭代输出全局最优相位调制矩阵；

当大气湍流结构常数为中等湍流状态下，满足突变百分比R＜0.05时终止迭代输出全局最优相位调制矩阵；

当大气湍流结构常数为强湍流状态下，满足突变百分比R＜0.1时终止迭代输出全局最优相位调制矩阵；

突变百分比R按

R＝(R₀-R_end)·exp(-n/λ)+R_end

获取；

式中：R₀为初始突变率，R_end为最终突变率，n为繁殖代数，λ为衰减因子。

5.根据权利要求4所述一种基于遗传算法的激光雷达成像质量探测方法，其特征在于，还包括对输出图像的判断步骤：

对相位调制后阵列探测器输出的当前帧图像的质量进行判断，若该帧图像质量变差，则剔除该帧图像，用上一帧图像重新进行遗传算法演化；若该帧图像质量变好，则用该帧图像进行遗传算法演化。

6.根据权利要求5所述一种基于遗传算法的激光雷达成像质量探测方法，其特征在于，图像质量变差或变好根据能量利用率η来判断，若从阵列探测器接收图像的能量利用率η为全局最大，则表征图像质量变好，否则为变差。

7.根据权利要求1所述一种基于遗传算法的激光雷达成像质量探测方法，其特征在于，阵列探测器提取目标轮廓采用聚类算法实现。

8.一种基于遗传算法的激光雷达成像质量探测系统，所述系统是用于实现权利要求1至7所述方法的，其特征在于，该系统包括激光器(1)、光束整形模块(2)、空间光调制器(3)、发射光学系统(4)、接收光学系统(5)、阵列探测器(6)、提取目标轮廓模块(7)和遗传算法生成全局最优相位调制矩阵模块(8)；

激光器(1)发射激光信号，所述激光信号经光束整形模块(2)整形为线偏振方向与空间光调制器(3)的方向相匹配的光束，并由空间光调制器(3)调制相位后经发射光学系统(4)准直、扩束照射目标；

回波信号由接收光学系统(5)汇聚接收，然后由阵列探测器(6)进行探测；阵列探测器(6)输出的信号分为两路，其中一路由提取目标轮廓模块(7)提取信号发送给遗传算法生成全局最优相位调制矩阵模块(8)，遗传算法生成全局最优相位调制矩阵模块(8)生成的最优相位调制矩阵加载至空间光调制器(3)，来模块大气湍流扰动。