基于激光主动成像图像的多帧后处理算法研究

【摘要】： 传统的“基于图像”的用于探测、监视、搜索、营救、测量等光电成像探测系统,都属于被动成像系统。这类成像系统依靠目标反射自然光或者自身的辐射,由成像设备收集微弱信号并最终成像,无需系统本身施加照明光源对目标进行照明,具有极好的隐蔽性。 但在下面的工作环境和工作领域中,传统的被动成像系统引以为荣的优点却受到了严重的挑战,有些问题甚至无法解决。 1.在漆黑的夜间、能见度很低的恶劣天气条件下,被动成像系统即使采用最灵敏的接收器,也很难探测到远距离的微弱目标。 2.在被探测目标和背景无温差的条件下,即使是红外热成像系统也不能很好的工作。被探测目标与背景达到热平衡的例子如船只的名称、飞机尾号和汽车牌照等。 3.在强散射介质中成像时,强散射介质如烟雾弥漫、潮湿的大气和水。受强散射介质的影响,被动成像系统难以探测到远距离的微弱目标。 4.远程微弱目标及深空小目标探测成像时。远程微弱目标表面反射率低,用被动成像系统进行探测很难实现,深空小暗目标的探测成像,对被动成像系统来说,则更是不可能完成的任务。 被动成像系统在以上的环境和领域中无法工作的主要原因就是由目标反射的能量太弱,不足以被成像探测器所识别。因此,我们考虑采用对远距离目标进行施照的工作方式,人为增加目标反射回的能量,就可以克服被动成像系统的缺点,这就是主动成像系统。主动成像系统就是利用人工施照的工作方式,采用一个人造的光学辐射源(一般为激光器)和接收机,接收机用来探测接收目标反射回的光辐射并最后成像。 主动成像技术是将激光技术、成像传感器的距离选通技术和微弱目标的信息处理技术融合而成的一门对远距离微弱目标进行探测和识别的新技术。为了使主动成像系统能够在低照度条件下,对远距离的微弱目标进行探测和识别,在系统的最优配置下,远距离微弱目标的图像信息获取及事后处理技术是制约该系统的关键技术。为此,本文旨在从基于图像信息的远距离微弱目标的探测和识别技术出发,研究低照度条件下远距离微弱目标的图像信息获取和事后处理技术。要使激光主动成像系统在低照度条件下,对远距离的微弱目标进行探测和识别,主要被几个因素所限制。包括:大气的湍流;大气悬浮微粒的后向散射;目标的反射率;激光器的能量以及接收光学系统本身的影响。激光在大气中传输时,其能量会在空气密度的起伏(分子散射)、气溶胶粒子(气溶胶散射)以及大气