条纹管激光雷达主动3D多光谱成像探测技术

As an emerging technology, active 3D multispectral imaging has broad application prospects in the military field and civilian areas.3D spatial information and spectral radiance information can be obtained at the same time through this technology. It combines the 3D imaging technology and spectral measurement technology. We can improve the accuracy of target detection and extend the functionality of the traditional detection technology through active 3D multispectral imaging. It is a qualitative leap in the photoelectric detection technology. Wavelength Conversion technology which transform the different wavelengths of laser to the peak wavelength of the detector response is proposed in this project. Active 3D multispectral imaging is implemented through streak tube detector which is responded in visible light only.This technokogy can improve the 3D multispectral imaging frame rate obviously and reduce the difficulty of data fusion.The basic research of the active 3D multispectral imaging carried on in this project. We do the research of the basic problems in 3D multispectral imaging technology such as Wavelength conversion, Laser receiver and the photoelectric conversion and 3D reconstruction of the object through theoretical analysis and experimental research. Explore the law of 3D multispectral imaging through wavelength conversion and provide a theoretical basis and technical means of the application of the 3D multispectral imaging.

多光谱激光3D成像技术作为新兴技术在军事民用领域有着广泛的应用前景。将3D成像技术和光谱测量技术结合在一起，获取的信息不仅包括三维空间信息，还包括随波长分布的光谱辐射信息，利用目标的三维信息和多光谱信息同时进行探测，可以进一步提高目标探测的准确性，扩展传统探测技术的功能。本项目创新性提出了一种波长变换技术，该技术是将不同波长激光转换为探测器响应的峰值波长，采用可见光波段响应的条纹管探测器接收实现主动激光3D多光谱成像，可以明显提高3D多光谱成像帧频并降低了后续数据融合的难度。本项目开展3D激光雷达的多光谱探测技术的基础研究，拟针对条纹管3D激光多光谱探测雷达技术中的波长转换、激光接收与光电转换、3D多光谱目标三维重构及识别等基础技术的机理问题进行理论分析和实验研究，探索采用波长转换方法实现条纹管3D激光多光谱探测的规律，为3D多光谱激光雷达的实现奠定理论基础和技术手段。

在许多场合中，仅靠单一传感器很难完成多种目标背景下的探测和识别任务。为了提高探测能力，已由原来单一的可见光探测系统向多光谱探测方向发展。多光谱主动成像技术将主动成像技术和光谱测量技术结合在一起，通过发射多波长激光照射目标，获取的回波信息不仅包括目标三维空间信息，还包括随波长分布的光谱辐射信息。该技术的最大特点是能够将工作光谱区划分为多个谱段，并同时在各谱段对目标场景成像探测。由于绝大多数物质都有其独特的辐射、反射或吸收光谱的特征，因此根据探测器上探测到的目标物光谱分别特征，可以准确的分辨像素对应的目标成分。.本项目将多光谱探测技术和条纹管成像技术相结合，主要研究了条纹管3D主动多光谱成像系统的相关内容，取得了一些重要成果。完成了对条纹管3D主动多光谱成像技术理论的研究；对条纹管3D主动多光谱系统进行了建模与仿真；设计了大功率激光器光束整形及回波接受系统；设计制作了波长转换电路并对其进行了功能验证,分析了条纹管偏转板非线性对成像系统的影响，设计了一套针对3D目标识别的算法，搭建了系统样机；设计了主动3D多光谱实时显示处理软件；获取了探测目标3D多光谱图像并评估了探测精度。其中，提出了一种多波长激光器光束整形与扩束的方案，对光束的改善有显著的效果；设计了一种能实现两个波长之间转换的波长转换装置，通过提高接收端的波长转换效率增强接收端的光增益获得了大的波长转换效率，此装置不仅可用于条纹管成像，还可广泛应用于其它研究；设计的样机探测的图像精度较高，显示软件简洁直观，控制操作软件灵活快速。项目整体成果为条纹管多光谱成像技术提供了理论和实验支撑，推进了主动多光谱技术的发展。