基于激光距离选通的非视域光电成像理论与方法研究

In modern warfare, counter-terrorism, social security and disaster relief event in the town streets are the most common scenario, there is an urgent need can be effectively observed due to the occlusion of the buildings and streets, it is difficult to look directly into the visual method suspicious targets and activities occasionscarried corner bend, search, reconnaissance and observation equipment through walls / windows. This topic will adopt the laser distance strobe enhanced imaging technique, through the study of the range-gated imaging mode, the reflection characteristics of building materials, and associated image processing methods, and explore new indirect imaging method for use of the street or building wall reflection, to achieve the street corner and interior occasions the non-domain imaging observations, to explore new technical approach for the current pressing social needs of special the photoelectric imaging equipment development..

在现代战争、反恐、社会治安以及灾害救援事件中，城镇街道是最常见的场景，由于建筑和街道的遮挡，难以用直视视觉的方法对一些可疑目标和活动场合进行有效观察，迫切需要可进行墙角拐弯、穿墙/窗的搜索、侦察和观察仪器。本课题拟采用激光距离选通增强成像技术，通过对距离选通成像模式、建筑材料反射特性以及相关的图像处理方法等的研究，探索利用街道或建筑物墙壁反射的新型间接成像方法，实现对街道拐角及室内等场合的非视域成像观察，为当前社会迫切需要的特种光电成像装备发展探索新的技术途径。

在现代战争、反恐、社会治安以及灾害救援事件中，城镇街道是最常见的场景，由于建筑和街道的遮挡，难以用直视视觉的方法对一些可疑目标和活动场合进行有效观察，迫切需要可以绕过或穿过遮挡物体而对其后面的目标进行搜索、侦察和观察设备。基于激光距离选通成像的非视域成像技术可借助具有一定镜面反射特性的中介反射面实现绕过拐角对隐蔽目标进行观察成像，实现真正意义上的非视域成像。近年来，国外在基于激光距离选通成像的非视域成像理论和实验方面开展了一些研究，并已取得积极进展。本项目根据对能够拐弯成像的光电装备的实际需求，研究了基于激光距离选通成像的非视域成像系统的理论与方法，并取得新的成果和进展：首先针对激光距离选通非视域成像缺乏图像评价方法的问题，研究了非视域成像照明激光的多次反射过程，分析了由中介反射面的反射产生的图像信号成分和干扰成分，分析并推导了非视域成像系统探测器光敏面上的信号辐照度与干扰辐照度，进而建立了非视域图像的对比度模型，并结合典型非视域成像系统参量，对非视域图像对比度进行了模拟，分析了景物辐射、中介面散射辐射的关系。进而针对缺乏描述典型建筑瓷砖等中介反射面反射特性的BRDF模型问题，建立的半经验BRDF模型，对非视域成像图像对比度模型进行了完善。针对目前缺乏非视域成像系统性能评价方法的情况，根据非视域成像中探测器、中介反射面和目标的相对位置关系以及激光传输多次反射的特点，研究提出了适用于非视域成像系统的基于MRC模型的最小可分辨细节评价方法，最后根据非视域成像可能的实际使用环境，搭建了非视域成像实验系统，选择普通玻璃，玻璃幕墙、瓷砖作为中介反射面，获得了不同距离上的不同靶标的非视域图像。