[发明专利]一种距离选通激光雷达全景深成像的编码方法

说明书

本发明涉及一种距离选通激光雷达全景深成像的编码方法，根据激光雷达工作介质中的光衰减系数，确定总探测距离，根据选通成像参数确定单切片景深，根据总探测距离和单切片景深确定所需要的切片数量，确定各个切片实际对应的探测距离和各个切片实际对应的实际ICCD开门时刻。根据光能量相等原理，确定各个切片所需要分配的激光脉冲数比值，得到一维数组，并求出一维数组的和sum；根据选通成像参数确定单帧成像的总激光脉冲数目，确定各个切片实际分配的脉冲数；确定各个切片实际分配的脉冲数。采用本编码方法，可以实现探测距离内的全景深成像，提高探测效率。

技术领域

本发明涉及一种实现距离选通激光雷达全景深成像的编码方法，属于激光技术、光电探测、机器视觉等技术领域。

背景技术

基于距离选通的激光雷达系统被广泛应用于水下探测、夜间目标成像及军事侦察等各个方面。距离选通采用切片成像思想，通过时分工作方式分开空间不同距离的目标反射信号和环境后向散射信号。其原理是当激光器发射脉冲激光照亮目标时，探测器快门关闭；而后当目标反射的激光脉冲即将到达探测器时，打开探测器快门，接收反射脉冲后立即关闭。这种工作模式对于目标以外的反射光具有物理屏蔽的作用，很好地屏蔽了后向散射。

传统距离选通成像方法具有定距成像的特点，即一次只能对某一选通切片成像，探测和搜索效率较低。为了克服这一缺点，文献“一种水下高重频脉冲激光全选通成像雷达”(张晓晖、钟炜、管风、韩宏伟，申请号：CN 201610152283)给出了一种定性解决思路，即将一帧时间内的多个激光脉冲分配到不同距离的选通切片中，实现全选通成像。该文献虽然给出了定性思路，但是并未解决具体分配的编码方法。

发明内容

本发明的目的是实现一种距离选通激光雷达全景深成像的具体编码方法。采用本编码方法，可以实现探测距离内的全景深成像，提高探测效率。

为解决上述技术问题，本发明的距离选通激光雷达全景深成像的编码方法，采用本编码方法，可以实现探测距离内的全景深成像。

进一步的，具体步骤如下，

(1)根据激光雷达工作介质(空气或水体)中的光衰减系数，确定总探测距离。

(2)根据选通成像参数确定单切片景深。设激光脉宽为t_l，ICCD选通门宽为t_g，则单切片景深其中c_v为介质中的光束；

(3)根据总探测距离和单切片景深确定所需要的切片数量，其中round()表示取四舍五入最临近整数；

(4)确定各个切片实际对应的探测距离，设R_m为第m个切片对应的探测距离，则R_m＝md_s；

(5)确定各个切片实际对应的实际ICCD开门时刻(初始时刻为0)，则

(6)确定各个切片数所需要分配的激光脉冲数比值。设n₁＝1为第1个切片需要分配的脉冲数，n_m为第m个切片需要分配的脉冲数，则

(7)根据步骤(5)得到一维数组(1，n₂，n₃，...,n_N)，并求出一维数组的和sum；

(8)根据选通成像参数确定单帧成像的总激光脉冲数目，设激光重频为F，单帧曝光时间为dt，则单帧成像的总激光脉冲数目N_num＝Fdt；

(9)确定各个切片实际分配的脉冲数，第一个切片分配的脉冲数为第m个切片分配的脉冲数为其中fix()表示向下取整；

(10)确定各个切片实际分配的脉冲数，如果有分配为0的情况，则实际分配为1，同时最后一个切片的分配脉冲数相应减去1，保证单帧下的总脉冲数小于等于N_num。