【摘要】：壓縮傳感技術(shù)是近年來提出的一種新型的信號處理手段,其優(yōu)點在于信號的投影測量數(shù)據(jù)量遠小于基于香農(nóng)采用定理的傳統(tǒng)采樣方法所獲得的數(shù)據(jù)量,因而目前被廣泛應(yīng)用于和信號處理相關(guān)的各種領(lǐng)域。本文分析了壓縮傳感三維成像技術(shù)目前存在的問題和不足,即處理數(shù)據(jù)量大、處理速度無法滿足要求,測距精度無法保證、圖像信噪比有待提高。提出一種距離編碼的壓縮傳感成像技術(shù),將傳統(tǒng)的基于距離切片的壓縮傳感技術(shù)技術(shù)的運算量從N次,減小到2次,大大提升了激光三維成像的速度。構(gòu)建了基于距離編碼的三維激光成像系統(tǒng)的仿真平臺,編寫了調(diào)制發(fā)射系統(tǒng)模塊,接收采集系統(tǒng)模塊,控制處理系統(tǒng)模塊。仿真結(jié)果表明,OMP算法在稀疏度為200時以DCT和FFT基作為稀疏變換基的H物體信噪比分別是2.90和2.97,T物體的信噪比為3.92和4.87。而GPSR以DCT基做稀疏變換的H和T物體圖像的信噪比是2.98和4.85,TV算法的信噪比是13.19和19.78。驗證了TV算法是最適合的算法。再使用TV算法進行三維成像仿真,其結(jié)果證明了距離編碼三維成像的可行性。半實物仿真結(jié)果顯示,OMP算法下,稀疏度為200時以DCT基作為稀疏變換的圖像H和T的信噪比分別是5.25和5.05。以FFT作為稀疏變換的信噪比分別是5.08和4.63。而GPSR以DCT基做稀疏變換的圖像的相應(yīng)信噪比是3.34和4.69。采用高斯隨機采樣矩陣相比于伯努利隨機采樣矩陣的效果在整體圖像上,尤其在H圖像上有所提高。GPRS算法上也在H物體的信噪比上有提高。結(jié)果證明隨機高斯矩陣比單純的伯努利隨機采樣矩陣的測量結(jié)果要好。搭建激光三維成像實驗平臺,調(diào)制發(fā)射系統(tǒng)采用激光器、DMD微鏡、凸透鏡組成,接收采集系統(tǒng)采用PIN探測器、跨阻放大器和高速采樣器組成,控制處理系統(tǒng)采用用來觸發(fā)信號的PIN探測器和用來控制系統(tǒng)的計算機組成。實驗?zāi)繕藶樾螤钜?guī)則的H、I、T等字母形狀物體,實驗環(huán)境為黑暗的密閉環(huán)境,系統(tǒng)達到35.97的系統(tǒng)信噪比,并能對不同反射率的規(guī)則物體重構(gòu)出較為清晰的像。最后探究采樣率和測量平均累積次數(shù)對成像圖像的影響,經(jīng)計算表明TV算法在5%的采樣率下仍可以還原出較為規(guī)則的圖像,而隨著平均累積次數(shù)的提高,成像圖像信噪比也在不斷提高。接著采用了三種不同的編碼方式,證明了三種編碼方法都較好地保持了一定的測距精度。其中線性編碼的H圖像測距精度最小,達到0.38 m,指數(shù)編碼的T圖像測距精度最小,達到0.71 m。對于距離誤差而言,根號編碼的H圖像測距誤差最小,達到0.38 m,指數(shù)編碼的T圖像測距誤差最小,達到1.34 m。最后我們采用了空間濾波的方法,根據(jù)三組測量結(jié)果,H測距精度最小的是根號編碼下中值濾波,為0.23 m,T測距精度最小是指數(shù)編碼下的二維濾波,為0.34 m。在距離偏差方面,H最好的測距精度是線性編碼下的自適應(yīng)維納濾波,為0.38 m,T最好的測距精度是指數(shù)編碼下的二維排序濾波,為1.31 m,測距精度都有所提高。在圖像的空間濾波下,中值濾波得到的像素信噪比最高,相比于原始圖像提高到原來的1.26倍。
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【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN249

【參考文獻】

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本文編號：2278589