反射投影成像投影图中心的对准方法

摘要

一种反射投影成像投影图中心的对准方法，该方法利用特征点对反射投影中心进行粗对准，再使用相位恢复算法对投影中心进行进一步对准的方法。本发明方法将相位恢复算法和特征点对准相结合应用到反射层析激光雷达投影成像中，可有效改善反射层析目标成像质量。

主权项

1.一种反射投影成像投影图中心的对准方法，其特征在于该方法是先利用特征点对反射投影中心进行粗对准，再使用相位恢复算法对投影中心进行进一步对准的方法，具体包括以下步骤：①激光器发出光脉冲，用会聚透镜使光脉冲会聚后再次发散，通过调节透镜的焦距改变光斑的大小，使到达探测目标的光斑外轮廓涵盖整个探测目标；②将探测目标所对应的初始探测角度定义为该是在激光器、探测器和探测目标所确定平面内，激光器初始脉冲方向与水平方向的夹角，所述的激光器发出单脉冲照射到探测目标上，探测器记录在角度下经过探测目标反射加宽后所对应的反射投影信息③探测目标旋转角度后，称为局域角度变量，探测角度变为激光器发出单个脉冲，探测器记录相应的反射投影信息探测目标再旋转角度后，探测角度变为激光器发出单个脉冲，探测器记录相应的反射投影信息直至获得全部共N次反射投影信息其中i＝1、2、3、……、N，N为大于3的正整数；④观察反射投影信息，提取反射投影信息的特征点A，特征点A是反射投影中反射强度明显高于周围区域的点，对应于反射投影中的峰值，或反射强度明显低于周围区域的点，对应于反射投影中的谷值，并对所得到的含有特征点A的反射投影信息按角度逐个进行调整：通过观测不同角度的特征点A投影的时间延迟，将多个角度旋转中心投影排列在同一直线上，从而实现投影图的粗略对准，并得到粗对准的投影图其中投影图为按距离角度分布的二维光强信息图样；⑤按照反射层析傅立叶切片理论对投影图所对应的矩阵按角度顺序从到展开成为光强与距离对应的一维函数数组，然后逐个进行傅里叶变换，再按相同顺序组合即可得到探测目标在极坐标系下的频域模值矩阵，然后采用近邻域插值的方法转换到笛卡尔坐标系，从而得到探测目标傅立叶域频谱模值矩阵⑥根据宽平稳随机过程的功率谱密度是其自相关函数的傅立叶变换的Wiener-Khinchine定理，对所述的探测目标估计傅立叶域模值矩阵的频谱强度进行傅里叶逆变换，得到探测目标的自相关函数矩阵：g(x，y)★根据该自相关函数矩阵的分布范围，即包含所有非零元素值的最小矩形范围，确定所需的探测目标迭代矩阵的范围γ；⑦采用误差减小算法进行相位恢复，首次迭代的初始矩阵g₀(x，y)选择为将粗对准投影图矩阵按范围γ截取所得到的矩阵，对g₀(x，y)进行傅立叶变换，得到初始频谱矩阵从中取出初始相位矩阵结合第⑤步得到的频谱模值矩阵构成新的频谱矩阵再对该频谱矩阵G₀′(u，v)进行傅立叶逆变换得到矩阵g₀′(x，y)，然后在g₀′(x，y)上加入探测目标本身限制条件：元素值满足实数、非负，生成下一次迭代的起始矩阵g₁(x，y)，实现单次迭代；⑧重复上述步骤⑦进行相位恢复的多次误差减小的迭代运算，迭代完成后即获得投影中心对准的反投影重建图像，相应的相位恢复的误差减小算法单次迭代的普遍公式为：其中，ε为迭代矩阵范围γ中不符合探测目标空域限制条件的点的集合。