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距离选通超分辨率三维成像及其应用 被引量:8
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作者 王新伟 刘晓泉 +3 位作者 游瑞蓉 范松涛 何军 周燕 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期115-122,共8页
距离选通超分辨率三维成像是一种新型非扫描三维成像技术,在水下成像、远距离侦察、自动导航等应用中具有重要意义。综述了距离选通超分辨率三维成像技术国内外研究进展,对于梯形距离选通超分辨率三维成像和三角形距离选通超分辨率三维... 距离选通超分辨率三维成像是一种新型非扫描三维成像技术,在水下成像、远距离侦察、自动导航等应用中具有重要意义。综述了距离选通超分辨率三维成像技术国内外研究进展,对于梯形距离选通超分辨率三维成像和三角形距离选通超分辨率三维成像从距离能量包络能量态、三维成像步长、信噪比、环境噪声敏感性、距离分辨率以及测距精度等角度进行了对比分析,介绍了距离选通超分辨率三维成像技术的最新研究进展,包括编码超分辨率三维成像、实时距离选通超分辨率三维成像、多脉冲延时积分超分辨率三维成像,并分析了在低对比度目标探测、识别、水下三维成像方面的应用情况,以及笔者实验室在距离选通超分辨率三维成像技术方面开展的研究工作。距离选通三维成像技术的发展趋势为获取更高的三维成像景深分辨率比,实现快速高分辨率三维成像。 展开更多
关键词 距离三维成像 分辨率 梯形距离能量相关 三角形距离能量相关
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纳秒级时间选通成像系统动态空间分辨率 被引量:5
2
作者 盛亮 黑东炜 +3 位作者 邱孟通 魏福利 王培伟 王奎禄 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期274-277,共4页
成像系统动态空间分辨率的下降与静态相比主要发生在光阴极与微通道板输入面之间。本文采用时空传递函数理论,分析了动态下空间分辨率的下降因子,计算得到的结果与实验结果相比基本一致,提出了进一步提高系统性能的方法。
关键词 动态空间分辨率 纳秒级时间 像增强器 光电成像系统
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激光距离选通三维成像技术研究进展(特邀) 被引量:2
3
作者 王新伟 孙亮 +3 位作者 张岳 宋博 夏晨昊 周燕 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期23-41,共19页
随着人工智能时代的到来,同时获得反映目标辐射特性和纹理特征的高分辨率强度图像以及反映目标和所处场景的三维空间信息的稠密点云数据/三维图像的激光相机雷达技术已成为激光雷达的发展趋势。传统的摄像机与激光雷达复合的技术方案存... 随着人工智能时代的到来,同时获得反映目标辐射特性和纹理特征的高分辨率强度图像以及反映目标和所处场景的三维空间信息的稠密点云数据/三维图像的激光相机雷达技术已成为激光雷达的发展趋势。传统的摄像机与激光雷达复合的技术方案存在异源数据融合问题,尤其是在雾雨雪天气条件下以及水下等传输链路中存在严重散射的情况时难以有效工作。激光距离选通三维成像技术利用单一门控成像器件可同时获得高质量二维强度图像和高分辨率三维图像,其二维图像中的像素和三维图像中的体素一一对应,并继承了激光距离选通成像透散射成像的技术优势,具有实现高性能激光相机雷达的技术潜力。论文系统综述了步进延时扫描、增益调制、距离能量相关等激光距离选通三维成像技术的研究进展,介绍了该类技术的国内外典型应用情况,最后分析了该领域所面临的挑战及进一步发展方向和应用前景。 展开更多
关键词 距离成像 三维成像 激光雷达 激光相机雷达 距离能量相关
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水下距离选通成像多分辨率爬山自动聚焦法 被引量:1
4
作者 游瑞蓉 王新伟 周燕 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期255-260,共6页
针对水下距离选通激光成像图像模糊导致自动聚焦难的问题,提出了多分辨率爬山自动聚焦法,解决了系统实时聚焦问题,获得了高清晰度高质量图片。该方法利用图像的多分辨率原理,通过空间采样处理形成不同分辨率采样层,减少数据量,降低图像... 针对水下距离选通激光成像图像模糊导致自动聚焦难的问题,提出了多分辨率爬山自动聚焦法,解决了系统实时聚焦问题,获得了高清晰度高质量图片。该方法利用图像的多分辨率原理,通过空间采样处理形成不同分辨率采样层,减少数据量,降低图像处理时间,系统完成聚焦处理时间降低到约为传统方法的一半。进而利用帧间相关性对当前帧和相邻前两帧分别以0.5,0.3和0.2的加权系数进行加权计算,获得当前帧的边缘检测清晰度值,近乎以100%正确率解决爬山法由于局部峰值干扰错误判断可能收敛到局部最大值而导致聚焦失败的问题,最后利用爬山法实现自动聚焦。针对此方法进行多次选通系统实验验证,结果证明:该方法能够保证自动聚焦的速度和精度,提高系统聚焦判定的实时性、准确性和鲁棒性。 展开更多
关键词 分辨率爬山法 自动聚焦 距离成像 实验验证
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切片式及超分辨率激光三维成像现状 被引量:6
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作者 李媛淼 孙华燕 郭惠超 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期395-402,共8页
基于距离选通技术的激光三维成像具有不易受环境影响的优点,可获取高精度的目标三维信息,因此在识别侦察等领域有很高的应用价值。本文首先简要介绍基于距离选通的切片式三维激光成像、超分辨率三维激光成像的原理和特点,然后分别综述... 基于距离选通技术的激光三维成像具有不易受环境影响的优点,可获取高精度的目标三维信息,因此在识别侦察等领域有很高的应用价值。本文首先简要介绍基于距离选通的切片式三维激光成像、超分辨率三维激光成像的原理和特点,然后分别综述两者的发展历程和最新进展,以及基于两者发展的编码式超分辨率三维成像体制的最新进展,最后总结基于距离选通的三维激光的优势和发展前景。 展开更多
关键词 距离 三维成像 分辨率
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超分辨率三维成像传感器
6
作者 顾聚兴 《红外》 CAS 2001年第10期25-25,共1页
法国航空与航天研究院正在实施多个旨在确定一些传感器特性、工艺技术和性能水平的前期研究计划,这些传感器可用于卫星、侦察飞机和无人驾驶飞机等各种平台。
关键词 传感器 卫星 侦察飞机 分辨率三维成像传感器 雷达 偏振测量法
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视觉引导的激光距离选通三维成像
7
作者 张思卿 刘晓泉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期109-117,共9页
由于可以抑制后向散射,距离选通三维成像在雾、雨、雪等恶劣天气下的远距离探测中展现出巨大潜力。传统方法利用光学成像机理建模实现,发展成熟,但存在性能依赖于硬件特性、系统灵活性差等问题;基于学习的方法克服了传统方法的硬件限制... 由于可以抑制后向散射,距离选通三维成像在雾、雨、雪等恶劣天气下的远距离探测中展现出巨大潜力。传统方法利用光学成像机理建模实现,发展成熟,但存在性能依赖于硬件特性、系统灵活性差等问题;基于学习的方法克服了传统方法的硬件限制,但是未考虑选通图像特点,导致精度有限。针对上述问题,提出一种融合注意力机制的视觉引导方法,该方法从视觉层面出发,针对物体轮廓、纹理较弱等区域着重计算区域权重,提高区域预测精度;结合一种激光雷达深度补全算法,获得稠密深度真值图像用于模型监督,从而提升模型深度估计精度。实验结果表明,对比现有最先进的方法,在夜晚数据中平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)提升了6.3%,均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)提升了2.3%,并在雾、雪天场景下得到更清晰的目标轮廓。 展开更多
关键词 距离三维成像 注意力机制 深度补全 视觉引导
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一种共照射源超空间分辨率三维重建方法 被引量:1
8
作者 黄雨泽 陈广东 +1 位作者 王媛 万思钰 《电子科技》 2020年第7期57-62,共6页
受到制造工艺限制,现有的3D非扫描激光雷达APD阵列无法做到高度集成。为了提高3D非扫描激光雷达的空间分辨率,满足高分辨率空间采样需求,文中提出了一种共照射源3D激光雷达和2D探测器超空间分辨率信息获取方法。该方法使用高分辨率共照... 受到制造工艺限制,现有的3D非扫描激光雷达APD阵列无法做到高度集成。为了提高3D非扫描激光雷达的空间分辨率,满足高分辨率空间采样需求,文中提出了一种共照射源3D激光雷达和2D探测器超空间分辨率信息获取方法。该方法使用高分辨率共照射源2D探测器对3D激光雷达进行辅助成像,将2D探测器得到的激光回波强度信息与3D激光雷达得到的目标深度信息进行数据融合,并对不同孔径的成像结果基于非相参合成孔径成像原理进行修正,实现超越3D非扫描激光雷达空间分辨率的目标三维重建。实验结果表明,该方法能够有效提高3D非扫描激光雷达的空间分辨率。 展开更多
关键词 合成孔径成像 共照射源 分辨率 三维重建 3D激光雷达 2D探测器
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水下二维及三维距离选通成像去噪技术研究 被引量:14
9
作者 王新伟 孙亮 +2 位作者 王敏敏 杨于清 周燕 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期15-25,共11页
相比传统水下摄像机,水下距离选通成像的作用距离可提高两三倍,同时基于该技术可实现快速高分辨率三维成像,在水底详查、避障导航、海洋科学研究、矿藏开发等方面具有广泛应用前景。虽然距离选通成像可通过空间切片的方式抑制水体的后... 相比传统水下摄像机,水下距离选通成像的作用距离可提高两三倍,同时基于该技术可实现快速高分辨率三维成像,在水底详查、避障导航、海洋科学研究、矿藏开发等方面具有广泛应用前景。虽然距离选通成像可通过空间切片的方式抑制水体的后向散射噪声,实现感兴趣区较高质量的成像,但是,在选通图像中仍不可避免地存在空间切片水体的后向散射噪声,导致图像信噪比和对比度降低,尤其是对于远距离目标或低反射率目标。介绍了针对水下距离选通二维成像及三维成像去噪方面的技术研究。在二维成像方面,一是采用双平台自适应增强算法提高图像对比度,更好地满足人眼视觉要求;二是采用参考水体去噪算法实现含目标图像的水体去噪,提高信噪比。在三维成像方面,针对距离能量相关三维成像,一是利用参考水体去噪算法实现去噪三维重建,二是采用双边滤波法对三维图像中数据空洞进行修复,提高三维图像质量。所述四种方法可独立或联合用于水下距离选通成像的去噪增强,提高水下距离选通成像技术的性能。 展开更多
关键词 水下成像 距离成像 三维成像 距离能量相关 图像增强 去噪
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水下激光距离选通三维成像方法 被引量:12
10
作者 黄子恒 李微 +1 位作者 杨克成 夏珉 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2016年第11期1315-1319,共5页
基于水下距离选通激光成像技术,利用选通成像中回波强度相变化特性中包含的距离信息,提出了一种针对水下目标的三维成像方法。结合实验室现有的水下距离选通激光成像系统,对15 m处的水下目标进行了三维成像。这一方法有效抑制了水下成... 基于水下距离选通激光成像技术,利用选通成像中回波强度相变化特性中包含的距离信息,提出了一种针对水下目标的三维成像方法。结合实验室现有的水下距离选通激光成像系统,对15 m处的水下目标进行了三维成像。这一方法有效抑制了水下成像系统中存在的目标表面材质、水体衰减以及目标各点法线方向与入射激光脉冲方向夹角不同等因素对于三维成像造成的不良影响,同时仅需要从单一方向对目标进行成像,减少了所需图像采集的次数,简化了三维重构的过程。 展开更多
关键词 水下目标 距离 三维成像
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距离选通技术在三维成像激光雷达中的应用研究 被引量:5
11
作者 李东 杨华军 +1 位作者 郑秋贞 邓志辉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期85-88,共4页
距离选通技术在三维成像激光雷达中有着重要应用,是一种解决水下微光成像和抑制后向散射问题的简单有效方法之一。文中概述了距离选通技术的原理和应用范围,根据实时成像的需求,提出了一种实时距离选通成像系统的设计方案,该方案只需要... 距离选通技术在三维成像激光雷达中有着重要应用,是一种解决水下微光成像和抑制后向散射问题的简单有效方法之一。文中概述了距离选通技术的原理和应用范围,根据实时成像的需求,提出了一种实时距离选通成像系统的设计方案,该方案只需要一次成像就可以完成距离选通成像并求解出目标距离。根据质心法求解距离的原理,详细推导了成像系统的距离像和距离精度,并用仿真软件仿真分析了该系统距离像的距离精度和目标距离、时间切片数量、信噪比之间的关系。仿真结果表明:距离精度受系统信噪比的影响很大,当信噪比大于2 000时,测距精度优于0.2 m。 展开更多
关键词 距离 实时成像 三维激光雷达 测距精度
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基于分布式压缩感知的自适应距离选通三维成像 被引量:4
12
作者 张娜 王璐 +1 位作者 程军娜 田济荣 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期516-523,共8页
基于距离选通成像时间切片间的相关性,提出分布式压缩感知三维成像方法,有效解决了三维成像庞大数据量与硬件存储性能的冲突.根据相关性构建基于联合稀疏模型的分布式压缩模型,辅助重构部分时间切片.设计一种自适应距离选通方法,根据设... 基于距离选通成像时间切片间的相关性,提出分布式压缩感知三维成像方法,有效解决了三维成像庞大数据量与硬件存储性能的冲突.根据相关性构建基于联合稀疏模型的分布式压缩模型,辅助重构部分时间切片.设计一种自适应距离选通方法,根据设定阈值自适应调整选通时间,无需距离先验信息,增加了系统灵活性.结果表明:平均采样率为0.15时,该方法的成像质量比传统方法提高11.124 dB,成像距离的平均误差降低6.240.分布式成像方法能够有效减少时间切片冗余信息的采集,为距离选通三维成像提供了一种新的思路. 展开更多
关键词 计算成像 水下三维成像 分布式压缩感知 自适应距离成像 联合稀疏模型
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基于距离选通激光成像系统的三维图像重构 被引量:4
13
作者 王柏娜 高煜妤 《激光杂志》 北大核心 2019年第6期50-54,共5页
传统三维重构方法通过阵列图像重构三维图像,未分析目标同成像系统间的动态变化性,且没有对二者间的距离信息进行补偿,导致重构效果和效率差,为此提出基于距离选通激光成像系统的三维图像重构方法。首先通过距离选通三维成像原理获取各... 传统三维重构方法通过阵列图像重构三维图像,未分析目标同成像系统间的动态变化性,且没有对二者间的距离信息进行补偿,导致重构效果和效率差,为此提出基于距离选通激光成像系统的三维图像重构方法。首先通过距离选通三维成像原理获取各帧图像相对间距,使用二值化算法求解目标图像距离值,并采用质心算法弥补选通门宽较高或激光脉冲较大时距离信息不精确的缺点,获取精确距离信息;然后使用运动补偿对距离信息实施运算,运算距离信息实现三维图像重构,最后实验结果表明,本文方法完成静态目标三维图像重构时的结果与实际距离值一致,平均差异约为0.045m;动态目标三维重构的平均差错率为10.32%、平均重构时间为1.31s,表明该方法进行三维图像重构耗时短,效果好。 展开更多
关键词 距离 激光成像系统 三维图像重构 二值化 质心算法 运动补偿
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基于压缩感知的激光复合成像超分辨三维重构方法
14
作者 唐昌华 吴琼 +2 位作者 时兵 陈坚 李洪亮 《激光杂志》 CAS 北大核心 2023年第9期109-113,共5页
三维重构的图像分辨率一般较差,为获得更精确的三维重构图像,基于压缩感知设计激光复合成像超分辨三维重构方法。计算随机目标下重建距离的条件分布概率,获得能量方程,对其进行正则化处理,同时得到列向量以及稀疏矩阵的解析解,构建区域... 三维重构的图像分辨率一般较差,为获得更精确的三维重构图像,基于压缩感知设计激光复合成像超分辨三维重构方法。计算随机目标下重建距离的条件分布概率,获得能量方程,对其进行正则化处理,同时得到列向量以及稀疏矩阵的解析解,构建区域相似度目标方程;基于压缩感知技术重建超分辨率图像像素,得到相应的测量矩阵,两个点集三维坐标之间的关系式,计算两个点集的最小目标误差函数,获取点集间对应的判定条件,设计激光复合图像三维重构算法。在选定的实验图上选择三个点位,对比这三个点位在该方法以及另外三种方法下的重构效果,实验图像显示,压缩感知方法的精度明显优于其他三种方法。在像素均方根误差的计算中,压缩感知算法在三个点位下的误差值分别为1.64、2.28、3.17,均小于其他方法,证明该方法的像素误差更小,精度更高。 展开更多
关键词 压缩感知算法 激光复合成像技术 分辨率 三维重构 均方根误差
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基于三角形距离能量的距离选通三维成像算法
15
作者 侯云海 马莹 +1 位作者 魏洪鹏 穆琳 《长春工业大学学报》 CAS 2018年第2期120-123,共4页
介绍了距离能量包络的概念以及三角形距离能量相关算法原理。基于该算法,采用波长为532ns、重复频率为10Hz、脉宽为13ns的激光器和ICCD接收系统,对17m处目标进行了实验研究。
关键词 距离能量 分辨率 三维成像
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基于抛物线包络反演的距离选通三维成像方法 被引量:1
16
作者 孙磊 金东东 +2 位作者 纪春恒 裴崇雷 安鸿波 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1868-1873,共6页
距离选通三维成像技术在三维测绘、远距离侦查、导航、水下目标探测等应用领域具有重要意义。介绍了距离选通超分辨率三维成像技术目前的发展现状和常用的三维反演算法。在此基础上研究了基于抛物线包络的距离选通三维成像方法。在实际... 距离选通三维成像技术在三维测绘、远距离侦查、导航、水下目标探测等应用领域具有重要意义。介绍了距离选通超分辨率三维成像技术目前的发展现状和常用的三维反演算法。在此基础上研究了基于抛物线包络的距离选通三维成像方法。在实际测距精度、三维成像景深、实时性和系统实现的难易程度等方面,与目前常用的三角形和梯形能量相关算法进行了对比分析和实验验证。实验结果表明:基于抛物线包络的三维反演算法降低了系统硬件指标要求,提高了实际测距精度,同时实现了大景深实时三维成像的要求,具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 距离 三维成像 分辨率 抛物线包络
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基于增强型CCD探测器的距离选通三维成像不均匀性补偿方法 被引量:1
17
作者 孙磊 金东东 +3 位作者 纪春恒 裴崇雷 安鸿波 段恩悦 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2495-2502,共8页
距离选通三维成像是一种非扫描三维成像技术,一般利用增强型CCD(ICCD)探测器的纳秒级快门时间特性,实现光子飞行时间选通成像。在远距离测绘、水下测量、复杂环境下目标识别等领域具有重要应用价值。由于器件工艺的原因,实际ICCD探测器... 距离选通三维成像是一种非扫描三维成像技术,一般利用增强型CCD(ICCD)探测器的纳秒级快门时间特性,实现光子飞行时间选通成像。在远距离测绘、水下测量、复杂环境下目标识别等领域具有重要应用价值。由于器件工艺的原因,实际ICCD探测器快门经常存在开关时间不同步的现象,导致距离选通三维成像测量存在严重的不准确性。基于ICCD探测器固有的开门时间特性,通过测试得到不同器件的距离误差矩阵,提出一种距离选通三维成像不均匀性补偿方法。研究结果表明:所提方法可以有效降低距离选通三维成像误差,提高实际测量精度,具有很好的工程应用价值。 展开更多
关键词 增强型CCD 距离 三维成像 时间不均匀性
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水下超视距三角形距离能量相关三维成像(特邀) 被引量:10
18
作者 王新伟 孙亮 +7 位作者 雷平顺 范松涛 董晗 杨于清 钟鑫 陈嘉男 何军 周燕 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期1-8,共8页
水下超视距三角形距离能量相关三维成像是一种新型的快速非扫描三维成像技术,可填补水下摄像机(空间分辨率高但作用距离近、无三维信息)与水下声呐(作用距离远但空间分辨率低)间的技术空白。介绍了水下距离能量相关三维成像国内外研究进... 水下超视距三角形距离能量相关三维成像是一种新型的快速非扫描三维成像技术,可填补水下摄像机(空间分辨率高但作用距离近、无三维信息)与水下声呐(作用距离远但空间分辨率低)间的技术空白。介绍了水下距离能量相关三维成像国内外研究进展,并重点介绍中国科学院半导体研究所在水下成像方面开展的三角形距离能量相关三维成像的研究工作,提出了一种融合多脉冲延时积分的三角形距离能量相关三维成像,梳理了多脉冲延时积分景深调节技术下的典型时域工作参数,研制的水下激光选通三维成像系统"绿瞳"、"凤眼"和"龙睛"可实现探测距离大于4.8 AL的超视距百万像素三维成像,已用于渔网等微小目标探测、海洋生物原位探测、水下光学详查等应用中。 展开更多
关键词 距离三维成像 距离能量相关 水下视距成像 水下成像
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2D/3D距离选通成像的低对比度目标探测 被引量:8
19
作者 王新伟 曹忆南 +4 位作者 刘超 孔庆善 崔伟 周燕 李友福 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期2854-2859,共6页
低对比度目标探测在司法取证、反恐维安、远距离监控、搜救等应用中具有重要意义,然而传统二维成像方法则难以对其有效探测。由此,提出了基于2D/3D距离选通成像探测低对比度目标的方法:通过2D距离选通成像直接获取目标无背景或背景部分... 低对比度目标探测在司法取证、反恐维安、远距离监控、搜救等应用中具有重要意义,然而传统二维成像方法则难以对其有效探测。由此,提出了基于2D/3D距离选通成像探测低对比度目标的方法:通过2D距离选通成像直接获取目标无背景或背景部分滤除的二维选通图像,从而突显目标,简化目标提取图像处理;当复杂背景无法有效滤除时,可进一步通过3D距离选通成像重建二维选通图像中丢失的三维空间信息,通过距离图区分目标与背景,实现目标有效探测。在该方法中,3D距离选通成像是基于上述二维选通图像采用超分辨率三维成像反演实现的,因此无需耗时获取新数据,从而提高了实时性,并压缩了数据量。研究和实验表明:该方法可有效解决低对比度目标探测问题,在低照度及恶劣天气环境下均可有效工作。 展开更多
关键词 距离成像 低对比度目标 三维成像
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基于PMOS三维选通高速门控技术 被引量:1
20
作者 杨金宝 周燕 +2 位作者 范松涛 曾华林 王新伟 《电光与控制》 北大核心 2012年第7期60-63,88,共5页
为三维选通成像提供了纳秒级阴极选通高速门控开关的设计与实现。该门控开关创新性地采用互补级联开关的方式实现阴极正负电压的高速选通。结合功率开关管的特性,使用功率PMOS作为前级开关,产生平顶质量好的正脉冲;采用功率三极管作为... 为三维选通成像提供了纳秒级阴极选通高速门控开关的设计与实现。该门控开关创新性地采用互补级联开关的方式实现阴极正负电压的高速选通。结合功率开关管的特性,使用功率PMOS作为前级开关,产生平顶质量好的正脉冲;采用功率三极管作为后级开关,无需额外驱动,通过二者互补级联的方式产生阴极选通负脉冲。实验表明,最终开关的上升沿时间为13.4 ns,下降沿时间为24.6 ns,最小脉宽为50 ns,最高工作频率100 kHz,导通电压-200 V,关断电压40 V,满足三维选通门控要求。门控开关通过互补级联方式,不但寄生参数小,脉冲上升、下降时间小,脉冲平顶质量好,时序控制精度高,无需隔离驱动,而且通过功率三极管作后级开关,可以获得比TTL触发脉冲更窄的脉宽,具有良好的脉宽特性。 展开更多
关键词 三维成像 像增强器 互补级联 门控开关 脉冲
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