基于光子测量的非视域目标跟踪技术研究

发布时间：2024-05-28 20:16

　　传统成像技术通常对视线内物体直接发出或散射到探测器的光进行成像,而墙后隐藏物体发出的光只能经过中继表面散射后进入探测器。视线之外(非视域)物体的信息在一些特殊环境中有很重要的价值,比如自动驾驶和抢险救援。提前得知非视域环境的信息有助于增加决策时间,提前对突发状况提前处理,进而提高效率甚至减少人员的伤亡。因此非视域探测一直以来是科研人员希望达成的目标。随着光电探测设备时间分辨率和灵敏度的提高,通过中继表面对非视域环境的探测成为可能。科研人员们使用主动探测的方法,利用了例如条纹相机和单光子雪崩二极管等高灵敏度高时间分辨率的探测器实现了对中继面上微弱光束的探测。他们相继提出了反向投影算法、光锥变换算法、费马流算法、以及向量场虚拟波光学的虚拟成像等方法对非视域环境进行探测。他们还提出了基于光子飞行的椭圆定位法探测物体位置。本文的研究内容就是针对稳定高效地获取非视域物体位置信息而展开。本文主要的研究工作如下:(1)首先讨论了非视域探测的研究背景及研究意义。对当前主流的几种非视域重建算法的原理和实现方案进行了归纳和介绍,并对针对最常使用的反向投影法的几种优化算法进行了介绍和分析。(2)介绍了非视域...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1生活中几种需要观测非视域的场景(a).救援环境(b).驾驶盲区(c).转角镜

基于光子测量的非视域目标跟踪技术研究2图1.1生活中几种需要观测非视域的场景(a).救援环境(b).驾驶盲区(c).转角镜Figure1.1Severalsituationsinlifethatneedtoobservenon-line-of-sightsence(a).Resc....

图1.2反向投影光路及重建结果,引自文献[3]

基于光子测量的非视域目标跟踪技术研究4三次散射回条纹相机的脉冲所经历的相对时间。既然光速是已知的，那么这四段路程之和可以通过从脉冲出射到散射光被探测到的相对时间来确定物体的信息。光路中的振镜可以通过改变角度来调整出射激光在墙面散射的位置。经过改变一次散射位置得到多重数据的分析，可....

图1.3传统反向投影和快速反向投影结果对比，引自文献[42]

高频采集[29]。DanieleFaccio团队还利用单像素的单光子探测器结合神经网络实现了非视域目标的身份识别[30-31]，和非视域物体形状的全彩色检索[32-41]2017年VictorArellano等人提出了快速反向投影算法[42]。模型中将搜索空间体素化，判断每个体素....

图1.4椭球模式分解的反向投影结果，引自文献[43]

基于光子测量的非视域目标跟踪技术研究8图1.4椭球模式分解的反向投影结果，引自文献[43]（a）-（h）应用不同阈值的传统反向投影结果。其中（a）-（d）分别应用了β=0.2,0.25,0.3and0.5的全局阈值，（e）-（i）是同时应用全局阈值和局部阈值的重建结果。其阈值数值....

本文编号：3983676