基于相位测距的三维压缩成像系统研究.pdf

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1、基于相位测距的三维压缩成像系统研究高晶晶2015年1月中图分类号：TN955.1UDC分类号：535基于相位测距的三维压缩成像系统研究作者姓名高晶晶学院名称光电学院指导教师魏平教授答辩委员会主席崔志刚申请学位工学硕士学科专业光学工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月StudyofThree-dimensionalCompressedImagingSystemUsingPhase-shiftLaserRangeFindingCandidateName：JingjingGaoSchoolorDe

2、partment:SchoolofOpto-electronicsFacultyMentor:Prof.PingWeiChair,ThesisCommittee：Prof.ZhigangCuiDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：OpticalengineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的

3、研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要三维成像方法按照扫描方式分为扫描式成像，非扫描式二维阵列成像和新兴的基于空间光调制式成像。扫描式成像的不足：体积大、获得高分辨率成像时耗时长；非扫描二维阵列式成像改善了扫描式体积大和耗时长问

4、题，但是在信噪比和分辨率方面受探测器阵列的限制。近年来，随着压缩感知信号处理方法的提出，出现了一种新的基于空间光调制器式的成像方法，该方法在成像速度和成像分辨率上较传统的三维成像有明显改善。2012年MIT提出了利用压缩感知理论的基于空间光调制器的三维成像方法，用空间光调制器和单点探测器APD代替了二维探测器阵列，并制作了原理样机。2013年本课题组提了出基于相位测距的三维压缩成像方法，并进行了理论仿真验证。本文对基于相位测距的三维压缩成像方法进行进一步研究。提出了更优的恢复算法和测相方法，同时考虑了系统中

5、产生的噪声，进行去噪方法研究以及考虑采用多频率测量以进一步提高测距精度和测距范围。对整个成像系统的信号处理方案进行研究，仿真成像过程，确定最优的解决方案，最后在仿真实验的基础上设计了实验方案。关键词：相位测距；压缩感知；三维成像；TV；FIR滤波；匹配滤波；I北京理工大学硕士学位论文AbstractThree-dimensionalimagingsystemcanbeclassifiedintothreetypesaccordingtoitsscanningmode.Theyaresinglepixelsc

6、anningimagingsystem,sensorarraywithoutscanningsystemandemergingsystemusingspatiallightmodulator.Comparedtothesensorarraynon-scanningsystemthesinglepixelscanningimagingsystemislargerandittakeslongertimetoobtainhigherresolution.Howeverresolutionofthesensorar

7、raynon-scanningsystemislimitedbythesensorarrayanditsSNRislower.Theseyearsasthecompressedsensingproposed,imagingsystembasedonspatiallightmodulatorbecomingpossible,anditsimagingspeedandresolutionisbetterthantraditionalthree-dimensionalimagingsystem.In2012,MI

8、Tpresentedathree-dimensionalimagingsystembasedonspatiallightmodulatorandcompressedsensingtheory.Theyreplacedthesensorarraybyaspatiallightmodulatorandasinglepixelsensor,andimplementtheexperiment.In2013ourresea