双振镜激光3d图像传感器空间信息提取与校正技术研究

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1、硕士学位论文双振镜激光3D图像传感器空间信息提取与校正技术研究RESEARCHONSPATIALINFORMATIONEXTRACTIONANDCALIBRATIONTECHNOLOGYFORADUAL-GALVANOMETER-BASED3DIMAGELASERSENSOR李海龙哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TN249学校代码：10213国际图书分类号：620密级：公开工学硕士学位论文双振镜激光3D图像传感器空间信息提取与校正技术研究硕士研究生：李海龙导师：王春晖教授申请学位：工学硕士学科：物理电子学所在单位：光电子信息科学与技术系答辩日期：2016年6月授予学位单位

2、：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN249U.D.C.:620DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONSPATIALINFORMATIONEXTRACTIONANDCALIBRATIONTECHNOLOGYFORADUAL-GALVANOMETER-BASED3DIMAGELASERSENSORCandidate:LiHailongSupervisor:Prof.WangChunhuiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:Physic

3、alElectronicsAffiliation:DepartmentofOpto-electronicsInformationScience&TechnologyDateofDefence:June,2016Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要激光3D图像传感器，是实现对周围复杂环境信息进行提取的最有效的技术手段之一，该图像传感器与其它传感器相比，具有非常独特的自身优势，可以直接完成对目标空间信息的提取，提取出的每个像素点都包含目标的三维空间坐标信息。因此激光3D图像传感

4、器在深空探测智能机器人、路面辅助驾驶无人车等领域具有非常广阔的应用前景。本论文主要围绕双振镜激光3D图像传感器中的空间信息提取及校正技术，进行了系统建模、仿真、成像实验及校正，具体研究内容如下：（1）通过对3D图像传感器各子系统建模，推导出了激光发射功率与接收功率之间的关系表达式，分析了增加系统探测能力的方法，同时对双振镜扫描李萨如图的产生方法以及扫描视场的滞后效应进行分析。根据系统建模与分析提出了一种目标空间信息提取方案。（2）通过对测距系统常用鉴时技术与测时技术的对比分析，完成了对鉴时方法、测时方法的选取。通过几何法与矢量法对双振镜扫描系统的轨迹进行了对比分析及仿真，确定了双振镜

5、扫描角度与位置坐标之间的对应关系。根据系统成像需求，为保证了各子系统之间的时序同步性，确定了统一的时序基准。（3）搭建了一套三维成像实验系统，对于测距系统，完成了对测距精度及最远工作距离的评估，对于双振镜扫描系统，通过对控制电压与扫描角度特性研究以及仿真轨迹的实验验证，完成了对二维扫描轨迹的定标实验。通过对5m远处成像实验结果的分析，完成了空间信息提取方案的改善，提出了用光触发代替电触发，将系统的单点测距精度由10.5~12cm提高到6~7.5cm，并完成了空间信息提取实验。（4）针对双振镜扫描轨迹枕形失真，提出了一种对振镜控制电压的校正算法，给出了仿真过程，并完成了校正实验。为了改

6、善y轴方向扫描点的均匀性，提出用三角波函数来代替简谐函数，完成了对校正结果的仿真分析。根据x轴方向振镜的扫描特性，通过综合考虑振镜转向时的丢点问题及x方向扫描点的均匀性，采用三角波函数的七级近似来作为振镜X的控制函数，并给出了最终的仿真结果。关键词：图像传感器；空间信息提取；测距精度；定标；校正I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文Abstract3Dimagelasersensorisoneofthemosteffectivetechniquesfortheextractionofthecomplexsurroundingsinformation.Comparedwithothersen

7、sors,3Dimagelasersensorhasaspecialsuperioritythatcancompletetheextractionoftarget’sspaceinformationdirectly,whereeachextractedpixelcontainsthree-dimensioncoordinateinformation.Sothe3Dimagelasersensorhasawidelyapplicationprospectin