菲涅耳望远镜成像激光雷达运动目标成像方法

摘要

一种利用菲涅耳望远镜成像激光雷达对运动目标成像的方法，包括下列步骤：菲涅耳望远镜成像激光雷达一维扫描工作模式信号发射和接收、时间域采样信号ii，AB的时间-空间变换、空间域采样信号ii，space的Delaunay三角剖分、设计重采样信号ii(x，y)对应的空间坐标矩阵B、三角网格数据ii，tri立方卷积插值和利用相位型空间光调制器实现目标重建，本发明将一维周期扫描，立方卷积插值和空间光调制器相结合应用到菲涅耳望远镜成像激光雷达对运动目标成像中，解决了空间域采样信号非均匀分布的问题，扩展了菲涅耳望远镜成像激光雷达的应用范围。

主权项

1.一种利用菲涅耳望远镜成像激光雷达对运动目标成像的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：①菲涅耳望远镜成像激光雷达一维扫描工作模式信号发射和接收：菲涅耳望远镜成像激光雷达发射系统将偏振正交的同轴同心光束投向目标，快速反射镜FSM控制光束做高速一维周期扫描，当运动目标经过扫描光束时，接收望远镜对回波进行光学接收，菲涅耳望远镜成像激光雷达接收系统得到采样信号i_i,AB为：其中y_w(t)为光束的线性周期扫描函数；v为目标运动速度，θ为目标运动方向与光束扫描方向的夹角；t₂为目标面时间，Δt₂是时间采样周期；是发射系统两路光的相位延迟差；R_equ是等效曲率半径；S为光斑的振幅函数，采样信号i_i,AB的坐标矩阵A的行数和列数分别为k_x，k_y；②采样信号i_i,AB的Delaunay三角剖分：在采样信号i_i,AB中，找出相距最短的两点连接作为定向基线，搜索位于定向基线右面的第三个点，创建Delaunay三角形；然后把新生成的三角形的两个边作为新的基线，重复上述过程直到所有的基线都用过为止，形成一系列相连但不重叠的三角形的集合，而且这些三角形的外接圆不包含这个面域的其他任何点，实现采样信号i_i,AB的Delaunay三角剖分，在计算机内建立i_i,AB的三角网格数据i_i,tri；③建立重采样信号i_i(x,y)的坐标矩阵B：重采样信号i_i(x,y)在x方向和y方向的采样间隔相等，即Δx＝Δy,坐标矩阵B中各元素值呈等间隔分布，矩阵B的总元素数K’为：K’=（k_x-a）×（k_y-b），其中：a,b为删除的边缘采样宽度；④三角网格数据i_i,tri立方卷积插值：立方卷积插值核为：$g\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}3{\left|x\right|}^3/2-5{\left|x\right|}^2/2+1& 0<\left|x\right|<1\\ -{\left|x\right|}^3/2+5{\left|x\right|}^2/2-4\left|x\right|+2& 1<\left|x\right|<2\\ 0& 2<\left|x\right|\end{array}\right.$对于重采样信号i_i(x,y)中任一采样点i，依据i在B中对应的坐标值，计算点i与三角网格i_i,tri中采样点的距离，获得点i在i_i,tri中的邻近点集合P，依据上式所示立方卷积插值核对邻近点集合P进行插值，得到重采样点i的函数值，重复这一过程，直到获得所有重采样信号的函数值，从而得到满足正交坐标规则分布的重采样信号i_i(x,y)：$\exp \left[j\frac{\pi }{\lambda }\frac{{(x+{\mathrm{\Delta x}}_i-\mathrm{m\Delta L})}^2+(y+{\mathrm{\Delta y}}_i-\mathrm{n\Delta L}{)}^2}{R_{\mathrm{equ}}}\right]$其中：ΔL为采样距离间隔，即Δx＝Δy＝ΔL；⑤目标重建：计算机将重采样信号i_i(x,y)输入空间光调制器，调制空间光调制器的输出强度，利用平行光照射空间光调制器，产生重建目标。