[发明专利]远距离非视域成像方法、装置、设备及介质

说明书

一种远距离非视域成像方法，包括：在传统非视域成像模型的基础上，考虑探测信号在传播过程中的时间展宽和空间展宽，建立非视域成像泊松分布模型，利用探测信号探测非视域空间内的探测目标，并接收经过探测目标反射回来的探测信号，探测信号包括了探测目标的反射率的信息，将经过探测目标反射回来的探测信号输入非视域成像泊松分布模型，利用三维SPIRALTAP的凸优化算法求解非视域成像泊松分布模型，获得探测目标的反射率，基于探测目标的反射率，实现对目标的三维重构。本公开还提供了的远距离非视域成像装置、电子设备和存储介质，可解决由于远距离场景下光斑发散及近红外器件精度较低导致成像分辨率降低等问题，实现全天时远距离非视域成像。

技术领域

本公开涉及非视域三维成像技术领域，尤其涉及一种远距离非视域成像方法、装置、电子设备及介质。

背景技术

近些年，随着激光雷达的技术发展，目前一些技术已实现在公里级的距离下实现厘米级分辨率的三维成像。然而，在一些特殊的场景下，由于各种障碍物的遮挡，难以使用直接成像的方法对隐藏在障碍物后的目标和场景进行有效成像。为了能够对障碍物后面的目标进行搜索、侦察和观察，基于激光雷达的三维非视域成像技术被提出，该技术可通过借助具有一定反射率的墙面反射面实现绕过障碍物对隐藏物体目标进行追踪或成像。目前，在室内场景下已经取得了一系列积极地进展。然而，尽管现有的技术能够实现对室内近距离隐藏物体的非视域三维成像，由于远距离成像使用的近红外波段系统存在比较大的时间展宽，以及光学器件发散角在远距离时带来的光斑发散会对成像质量带来较大影响，目前三维非视域成像技术仍然无法实现公里级的非视域成像。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种远距离非视域成像方法，以解决由红外激光器和探测器带来的时间展宽对成像质量的影响、远距离探测光斑发散等问题，降低主动式脉冲同轴非视域成像对器件的要求，实现全天时远距离非视域成像。

本公开一方面提供了一种远距离非视域成像方法，包括：基于探测信号在传播过程中的时间展宽和空间展宽，建立非视域成像泊松分布模型；利用所述探测信号探测非视域空间内的探测目标，并接收经过所述探测目标反射回来的所述探测信号，所述探测信号包括了所述探测目标的反射率的信息；将经过所述探测目标反射回来的所述探测信号输入所述非视域成像泊松分布模型，利用三维SPIRALTAP的凸优化算法求解所述非视域成像泊松分布模型，获得所述探测目标的反射率；基于所述探测目标的反射率，实现对所述探测目标的三维重构。

可选地，所述非视域成像泊松分布模型包括：令s(ξ，κ，t)表示所述经过所述探测目标反射回来的所述探测信号的光子数，(ξ，κ)表示所述探测信号探测所述探测目标时打在中介墙上形成的扫描点的坐标，t表示时间，g_t(t)表示所述探测信号的时间展宽，g_xy(ξ，κ)表示所述探测信号的空间展宽，(x，y，z)表示所述探测目标的坐标，α表示所述探测目标的反射率，b(t)表示背景噪声，r(x，y，z；ξ，κ)表示所述探测目标与所述扫描点的距离，*表示卷积符号，则所述非视域成像泊松分布模型为：

其中，δ(ct-2r(x，y，z；ξ，κ))表示所述探测信号的响应函数。

可选地，所述方法还包括：将所述非视域成像泊松分布模型进行离散化，得到：

S～Poisson(G*H(α)+B)；

其中，S表示探测到光子数分布的矩阵，G表示所述时间展宽g_t(t) 和所述空间展宽g_xy(ξ，κ)的离散化矩阵，H(α)表示的离散化矩阵，α表示所述探测目标的反射率，B表示所述背景噪声b(t)的离散化矩阵。

可选地，所述探测信号的时间展宽和空间展宽的函数表示包括：