距離選通超分辨率三維成像距離圖優(yōu)化顯示裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及=維成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種距離選通超分辨率=維成像距離圖 優(yōu)化顯示裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 距離選通超分辨率=維成像技術(shù)由于數(shù)據(jù)量小、像素數(shù)高（可大于1000X1000像 素）、作用距離遠W及高距離分辨率，在地形地貌測繪、遠程遙感、智能監(jiān)控、水下成像W及 自動避障導(dǎo)航等領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用前景。
[0003] 距離選通超分辨率=維成像技術(shù)有兩種=維重建方法，一種是在2007年，由德 法圣路易斯研究院的MartinLaurenzis等人在《opticalletter》Vol. 35No. 21，2007， 3146 - 3148中提出的基于梯形空間能量包絡(luò)的距離選通超分辨率=維成像方法；另一種 是在2012年由中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所王新偉等人在中國發(fā)明專利20121043995. 6中報 道的基于=角形空間能量包絡(luò)的距離選通超分辨率=維成像方法。但是距離選通成像通常 應(yīng)用在夜間、霧、雪、雨、水下等惡劣環(huán)境中，=維成像重建的過程中，受后向散射和背景噪 聲等諸多因素的制約，形成的S維灰度距離圖往往對比度低、清晰度下降。根據(jù)人類視覺系 統(tǒng)只能區(qū)分大約20余種不同等級的灰度，卻能辨別上千種色彩的特點，將灰度圖像轉(zhuǎn)換成 偽彩色圖像，不僅看起來自然、逼真，更重要的是，通過與其它波段圖像比較，可從中獲得更 多的f目息。
[0004] 為適應(yīng)不同的應(yīng)用場景和不同的目標距離，距離選通超分辨率=維成像技術(shù)獲得 的灰度距離圖需要線性等密度偽彩色編碼。而距離選通超分辨率=維成像技術(shù)獲得的灰度 距離圖是位元深度為64bit、灰度級遠遠大于256的高分辨率灰度圖像。但是目前針對高位 元深度的灰度圖像（位元深度大于8bit)還沒有有效的偽彩色處理方法，特別是針對高位 元深度圖像的等密度偽彩色編碼方法還未見相關(guān)報道。傳統(tǒng)的方法是直接將高位元深度的 灰度圖像直接壓縮為8bit，再利用針對低位元深度圖像（位元深度不大于8bit)的等密度 偽彩色編碼方法進行編碼。但是此種方法會降低灰度圖像的分辨率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一）要解決的技術(shù)問題
[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的困難，本發(fā)明的主要目的是提出一種距離選通超分辨率=維 成像距離圖優(yōu)化顯示裝置及方法，W解決距離圖對比度低、清晰度下降的問題，實現(xiàn)距離圖 自然逼真地顯示。
[0007](二）技術(shù)方案
[000引為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：
[0009] 一種距離選通超分辨率=維成像距離圖優(yōu)化顯示裝置，該裝置包括脈沖激光器1、 選通成像器件2、時序控制器3、PC機4、S維成像模塊5和優(yōu)化顯示模塊6,其中：
[0010] 脈沖激光器1，用于在時序控制器3產(chǎn)生的第一路ITL觸發(fā)信號的觸發(fā)下發(fā)射激光 脈沖，對目標進行照明，并形成后向傳播的回波信號；
[0011] 選通成像器件2,用于在時序控制器3產(chǎn)生的第二路ITL觸發(fā)信號的觸發(fā)下控制選 通口的開與關(guān)，實現(xiàn)目標回波信號的采集，并將采集得到的二維切片圖像回傳給PC機4; [001引時序控制器3,用于在PC機4的控制下產(chǎn)生距離選通超分辨率S維成像所需要的 工作時序，輸出兩路TTL觸發(fā)信號，分別觸發(fā)脈沖激光器1和選通成像器件2工作；
[0013]PC機4, 一方面通過控制時序控制器3,對脈沖激光器1和選通成像器件2的工作 時序進行參數(shù)設(shè)置，另一方面利用=維成像模塊5和優(yōu)化顯示模塊6實現(xiàn)圖像的=維重建 和優(yōu)化顯示；
[0014] S維成像模塊5,嵌入到PC機4中，用于利用相鄰兩帖切片圖像間的像素強度比與 距離能量比之間的映射關(guān)系，反演得到高位元深度、S維帖頻等于相機帖頻的距離圖；
[0015] 優(yōu)化顯示模塊6,嵌入到PC機4中，用于處理高位元深度距離圖，首先將其線性歸 一化到256級灰度，然后用等密度偽彩色編碼方法對其編碼，并將偽彩色編碼后的彩色距 離圖地在PC機4上顯示。
[0016] 上述方案中，所述脈沖激光器1采用具有方波時域脈形的半導(dǎo)體激光器。
[0017] 上述方案中，所述選通成像器件2采用選通增強CCD(IntensifiedCCD，ICCD)。 [001引上述方案中，所述時序控制器3是基于FPGA實現(xiàn)的，所述PC機4能夠提供基于 C++語言的編程平臺。
[0019] 上述方案中，所述S維成像模塊5由S維成像算法基于C++語言，在PC機4提供 的平臺上編程實現(xiàn)；所述優(yōu)化顯示模塊6由等密度偽彩色編碼算法基于C++語言，在PC機 4提供的平臺上編程實現(xiàn)。
[0020] 一種距離選通超分辨率=維成像距離圖優(yōu)化顯示方法，基于所述的距離選通超分 辨率=維成像距離圖優(yōu)化顯示裝置，該方法包括；
[002U步驟1、脈沖激光器1和選通成像器件2按照時序控制器3產(chǎn)生的時序工作，利用 距離選通成像方法構(gòu)造具有=角形或梯形空間能量包絡(luò)的切片圖像；
[0022] 步驟2、嵌入到PC機4中的S維成像模塊5,根據(jù)距離選通超分辨率S維成像方 法，利用相鄰兩帖切片圖像間的像素強度比與距離能量比之間的映射關(guān)系，來反演得到位 元深度為64bit、灰度級遠大于256的=維灰度距離圖；
[002引步驟3、嵌入到PC機4中的優(yōu)化顯示模塊6,首先將位元深度為64bit、灰度級遠大 于256的灰度距離圖線性歸一化到256級灰度；
[0024] 步驟4、優(yōu)化顯示模塊6對于歸一化后的256級灰度的距離圖，利用等密度偽彩色 編碼方法，對其進行偽彩色編碼并在PC機4上顯示。
[0025] 上述方案中，步驟1中所述利用距離選通成像算法構(gòu)造具有=角形或梯形空間能 量包絡(luò)的切片圖像，是通過脈沖激光器1輸出激光脈沖，對目標照明，并形成向后傳播的回 波信號；選通成像器件2在目標回波信號傳播到成器器件時，開啟選通口，收集目標的回波 信號，其他時間選通口關(guān)閉而形成的；當(dāng)激光脈沖和選通脈沖具有方波時域脈形，且選通口 寬等于激光脈寬時，可形成具有=角形能量包絡(luò)的切片圖像；當(dāng)激光脈沖和選通脈沖具有 方波時域脈形，且選通口寬為激光脈寬的二倍時時，可形成具有梯形能量包絡(luò)的切片圖像。
[0026] 上述方案中，步驟1中所述距離選通=維成像方法，需要脈沖激光器1和選通成 像器件2按一定的工作時序工作，在CCD的一帖內(nèi)，有N個激光脈沖和N個選通脈沖，一個 激光脈沖和一個選通脈沖組成一個脈沖對，一個脈沖對形成一幅子圖但并不輸出，N幅子圖 在CCD內(nèi)積累并輸出一帖二維切片圖像；在CCD-帖內(nèi)，激光脈沖和選通脈沖的延時相同， 為TA或TB，相應(yīng)地，該帖切片圖像稱為A帖或B帖，TA和TB之差等于激光脈寬；在此工 作時序下和距離選通超分辨率S維成像方法下，任何相鄰兩帖（A-B、B-A)均可實現(xiàn)S維成 像。
[0027] 上述方案中，步驟2中所述超分辨率=維成像，是利用相鄰兩帖切片圖像之間的 像素強度比與距離能量比之間的映射關(guān)系，反演得到高位元深度的距離圖，即
[002引
【主權(quán)項】
1. 一種距離選通超分辨率三維成像距離圖優(yōu)化顯示裝置，該裝置包括脈沖激光器 (1)、選通成像器件（2)、時序控制器（3)、PC機（4)、三維成像模塊（5)和優(yōu)化顯示模塊（6)， 其中： 脈沖激光器（1)，用于在時序控制器（3)產(chǎn)生的第一路TTL觸發(fā)信號的觸發(fā)下發(fā)射激光 脈沖，對目標進行照明，并形成后向傳播的回波信號； 選通成像器件（2)，用于在時序控制器（3)產(chǎn)生的第二路TTL觸發(fā)信號的觸發(fā)下控制選 通門的開與關(guān)，實現(xiàn)目標回波信號的采集，并將采集得到的二維切片圖像回傳給PC機（4); 時序控制器（3)，用于在PC機（4)的控制下產(chǎn)生距離選