[发明专利]一种激光反射层析成像投影数据的重构处理方法

说明书

本发明提供一种激光反射层析成像投影数据的重构处理方法，该方法以对目标垂直入射所得的并经滤波和归一化处理后的激光回波脉冲作为基准回波脉冲，从接收到的激光回波脉冲数据中恢复出的目标激光回波数据，以此作为目标图像重建的投影数据来重建出目标轮廓图像。本发明利用基准回波脉冲从激光回波脉冲数据恢复出目标激光回波数据，方法简单易行，降低了大气调制、探测器响应等非目标特性以外因素的影响。以此数据作为重建目标图像的投影数据，重建出的目标图像空间分辨率得到改善。

技术领域

本发明属于激光成像探测领域，具体来说是一种用于对基于距离分辨激光反射层析成像投影数据的重构处理方法。

背景技术

激光反射层析成像(基于距离分辨)是将医学领域的层析成像(ComputerTomography，简称CT)原理引入到激光成像中而形成的一种远距离高精度成像方法(F.K.Knight,S.R.Kulkarni,R.M.Marino,and J.K.Parker.Tomographic TechniquesApplied to Laser Radar Reflective Measurements[J],The Lincoln LaboratoryJournal.Vol.2 No.2(1989))，其原理是激光照射目标，激光脉冲被目标表面反射，目标不同视角的表面特性调制激光脉冲的时间特性，改变激光脉冲回波的形状，采集得到围绕目标旋转360度后不同角度下的目标反射投影数据，再利用反射层析成像算法(常用算法有滤波反投影算法和傅里叶切片算法两种)重建目标图像，即可得到目标的横截面轮廓像。与CT不同的是激光反射层析成像依据的是物体表面的反射特征系数，而CT依据是物体内部的透射特征系数。

激光反射层析成像中目标图像重建是将获得的目标反射投影数据经卷积滤波和回抹得到的，图像某像素点强度信息是通过计算该点在360度范围内的反射回波强度累加而成的，因而目标反射投影数据质量的好坏将直接影响重建的目标图像质量高低。实际中，激光反射层析成像中所采集得到的反射投影数据并不单纯就是目标反射投影数据，而是由激光发射信号、大气传输媒介、探测接收电路、光斑内各目标对激光发射脉冲共同调制所得到的激光信号叠加组合，目标表面特性仅仅是其中的部分作用因素，其中时也包含着探测接收电路响应和噪声等。若将采集得到的反射投影数据直接代入反射层析成像算法中来重建目标图像，必然会降低重建图像质量及空间分辨率。因此，为提高目标重建图像的质量，就需要对采集到的原始投影数据即激光回波信号进行重构处理，提取出属于光斑内各目标对激光发射脉冲调制所形成的激光回波数据，并将其作为投影数据，代入反射层析成像算法中进行图像重建，从而提高重建的目标图像空间成像分辨率。因此，有必要研究激光反射层析成像投影数据的重构处理方法，提高目标重构图像的质量。

本发明正是着眼于这个需求，利用对目标正视剖面垂直入射所得的并经滤波和归一化处理的激光回波脉冲作为基准回波脉冲(张立,陈育伟,张海洪等.对地观测激光成像基准回波脉冲研究[J].红外与激光工程,2004,33(3):260-263)，从采集得到的激光回波脉冲中提取出由目标调制作用形成的包含着目标特性信息的目标激光回波数据，以作为反射投影数据来进行目标图像重建，提高投影数据的质量，减小激光回波数据中大气调制、探测器响应等非目标特性以外因素影响，进而提高目标重构图像的质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是从采集的激光回波脉冲中提取出由目标调制作用形成的包含着目标特性信息的目标激光回波数据，最大程度地减小探测器响应、噪声等非目标特性以外因素对激光反射层析成像目标重建图像的影响。本发明提供一种激光反射层析成像投影数据的重构处理方法，该方法原理可靠，简单易行，可以有效提高激光反射层析成像的目标重建图像质量。

本发明的具体技术解决方案如下：