[发明专利]距离选通空间能量包络多脉冲延时积分整形方法

摘要

本发明公开了一种距离选通空间能量包络多脉冲延时积分整形方法，在选通成像器件一帧的曝光时间里，激光脉冲和选通脉冲形成M个脉冲对，通过对M个脉冲对按照目标距离选通空间能量包络几何特征进行选通延时编码调制实现不同距离处子空间采样区采样，进而实现在选通成像器件一帧曝光时间里M幅子图的帧内延时积分，最终输出一帧具有目标距离选通空间能量包络几何特征的距离选通切片图像。本发明适应性好、灵活性强，可解决脉宽不可调激光器难以实现不同形状距离选通空间能量包络的问题，并可解决矩形方波激光脉冲难以获得导致目标距离选通空间能量包络难以实现的问题，大大拓展了用于距离选通超分辨率三维成像的脉冲激光器的选择范围。

主权项

一种距离选通空间能量包络多脉冲延时积分整形方法，其特征在于：在选通成像器件一帧的曝光时间里，激光脉冲和选通脉冲形成M个脉冲对，每个脉冲对内含一个激光脉冲和一个选通脉冲，不同脉冲对内的激光脉冲和选通脉冲间的选通延时不同，每个脉冲对可对由选通延时确定的子空间采样区采样，相应形成一幅子图，通过对M个脉冲对按照目标距离选通空间能量包络几何特征进行选通延时编码调制实现不同距离处子空间采样区采样，进而实现在选通成像器件一帧曝光时间里M幅子图的帧内延时积分，在积分过程中各子图的空间能量包络叠加生成目标距离选通空间能量包络，从而最终输出一帧具有目标距离选通空间能量包络几何特征的距离选通切片图像，该目标距离选通空间能量包络具有三角形或梯形的典型几何特征，一帧内选通延时步进步长的不同设置取决于目标距离选通空间能量包络的三角形或梯形几何特征的选取，其中，所述目标距离选通空间能量包络是指欲获取的距离选通切片图像对应的空间能量包络，在选通成像器件一帧的曝光时间里，对M个脉冲对内的激光脉冲和选通脉冲按照目标距离选通空间能量包络几何特征进行选通延时调制，其中第m个脉冲对的选通延时满足以下关系τm＝τ+(m‑1)δτ，m∈[1,M]   (3)公式(3)中，τ为初始选通延时，δτ为选通延时步进步长，m、M均为自然数，当目标距离选通空间能量包络为三角形时，选通延时步进步长满足δτ=tg-tLM-1---(4)]]>当目标距离选通空间能量包络为梯形时，选通延时步进步长满足δτ=2nDHead-tLc(M-1)c---(5)]]>公式(4)和(5)中，激光脉宽均小于选通门宽，tL为等效激光脉宽，tg为选通门宽，c为真空中光传播的速度，n为光传输媒介的折射率，DHead为梯形目标距离选通空间能量包络的上升沿景深大小，初始选通延时τ由以下公式确定τ=2nRc-(M-1)δτ---(6)]]>公式(6)中，R为欲获取的具有目标距离选通空间能量包络特征的距离选通切片图像的选通距离，δτ为选通延时步进步长。