一种关联成像制导方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种关联成像制导方法及装置，所述方法包括：利用哈达马矩阵调制脉冲激光产生结构脉冲光源；利用所述结构脉冲光源以及高速桶探测器，通过样条插值得到时间‑光强度曲线；读取所述时间‑光强度曲线上的点进行关联运算得到物体图像；利用所述物体图像和所述时间‑光强度曲线得到目标的距离信息。上述技术方案具有如下有益效果：通过结合飞行时间技术与计算关联成像技术的优点。对目标进行带有深度信息的关联成像，为图像制导提供了目标的精准的距离信息，并且本成像系统具有极弱光条件下成像，不受云雾干扰以及分辨率高的优点，为解决目前图像制导的问题提供了新的解决思路。

Associated imaging guidance method and device

The embodiment of the invention provides a correlated imaging guidance method and device, the method includes: using Hadamard matrix modulation pulse laser generated by the pulse light source; pulse light source structure and high-speed barrel detector, time light intensity curve by spline interpolation; correlation operation reads the time intensity curve the point on the object can be obtained by using the image; get the target image and the time intensity curve distance information. The technical proposal has the following beneficial effects: combining the flight time technique and calculating the advantages of the associated imaging technique. Association with the depth information of the target imaging, image guidance provides accurate distance information of the target, and the imaging system has very weak light conditions without interference and cloud imaging, the advantages of high resolution to solve the problem of image guidance provides a new solution.

【技术实现步骤摘要】
一种关联成像制导方法及装置
本专利技术涉及飞行时间技术的关联成像制导方法，尤其涉及一种关联成像制导方法及装置。
技术介绍
目前在飞行器末制导领域主要使用及大力发展的成像制导技术是红外成像制导和激光成像制导。红外成像是一种实时扫描红外成像技术，探测的是目标和背景间微小的误差或辐射频率差引起的辐射分布图像，易受自然干扰和人为干扰，使飞行器迷失目标。激光成像易受云、雾和烟尘的影响，不能全天候使用，同时它的成像分辨率低，极弱背景下难以成像，这也导致预警距离变短。目前的图像制导方法有如下几点限制：(1)图像容易受到云雾、雾霾、雨雪等天气的干扰；(2)远距离极弱背景下传统的透镜照相系统无法成像；(3)分辨率低，无法分辨率目标和背景。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种关联成像制导方法及装置，以为图像制导提供目标的精准的距离信息，并且克服在极弱光条件下成像，易受云雾干扰的技术问题。一方面，本专利技术实施例提供了一种关联成像制导方法，所述方法包括：利用哈达马矩阵调制脉冲激光产生结构脉冲光源；利用所述结构脉冲光源及高速桶探测器，通过样条插值得到时间-光强度曲线；读取所述时间-光强度曲线上的点进行关联运算得到物体图像；利用所述物体图像和所述时间-光强度曲线得到目标的距离信息。另一方面，本专利技术实施例提供了一种关联成像制导装置，所述装置包括：调制单元，用于利用哈达马矩阵调制脉冲激光产生结构脉冲光源；插值单元，用于利用所述结构脉冲光源以及高速桶探测器，通过样条插值得到时间-光强度曲线；运算单元，用于读取所述时间-光强度曲线上的点进行关联运算得到物体图像；距离获取单元，用于利用所述物体图像和所述时间-光强度曲线得到目标的距离信息。上述技术方案具有如下有益效果：通过结合飞行时间技术与计算关联成像技术的优点。对目标进行带有深度信息的关联成像，为图像制导提供了目标的精准的距离信息，并且本成像系统具有极弱光条件下成像，不受云雾干扰以及分辨率高的优点，为解决目前图像制导的问题提供了新的解决思路。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一种关联成像制导方法流程图；图2为本专利技术实施例一种关联成像制导装置结构示意图；图3为本专利技术实施例单臂计算关联成像原理图；图4为本专利技术实施例脉冲激光在一定频率下发射激光脉冲进行光调制结构示意图；图5为本专利技术实施例基于飞行时间技术关联成像制导系统结构框图；图6为本专利技术实施例时间-反射光强度离散点图；图7为本专利技术实施例三次样条差值得到的时间-光强度曲线图；图8为本专利技术实施例飞行时间技术原理图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。飞行时间技术是一种激光测距技术，传感器发出经调制的近红外光，遇物体后反射，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息。关联成像是一种通过两个光臂之间的关联特性进行重构计算得到目标图像的成像方式，随着量子保密通信、量子隐形传态、量子计算机等技术的迅猛发展，关联成像技术这个融合了量子力学、量子光学、数学、计算机科学等多个学科的技术，计算关联成像是关联成像方式中的一种。计算关联成像通过结构光照射物体，收集物体反射光的总光强与表示结构光光场的矩阵关联运算得到目标图像，相比于传统双光臂关联成像，计算关联成像的优势是光场可控，并且只有一个光臂，易于实现，能提供一种新的制导方法。如图1所示，为本专利技术实施例一种关联成像制导方法流程图，所述方法包括：101、利用哈达马矩阵调制脉冲激光产生结构脉冲光源；102、利用所述结构脉冲光源及高速桶探测器，通过样条插值得到时间-光强度曲线；103、读取所述时间-光强度曲线上的点进行关联运算得到物体图像；104、利用所述物体图像和所述时间-光强度曲线得到目标的距离信息。优选地，所述利用哈达马矩阵调制脉冲激光产生结构脉冲光源，包括：脉冲激光发射后首先通过扩束镜扩束变成发散光，发散光经过凸透镜聚焦变成平行宽光束，平行宽光束的直径范围为2.5cm～4cm；平行宽光束照射在空间光调制器上进行光场调制，空间光调制器由0-1组成的哈达马矩阵控制，哈达马矩阵表示为AN×N，哈达马矩阵是一种正交的矩阵，行、列之间满足正交性，哈达马的矩阵大小只能是2n×2n大小。优选地，所述利用所述结构脉冲光源以及高速桶探测器，通过样条插值得到时间-光强度曲线，包括：结构脉冲光源照射到目标后，其反射光被高速桶探测器接收，高速桶探测器在一个激光脉冲时间nt内得到随时间变化的反射光总光强离散点，设t时刻对应的反射光总强度为2t时刻反射光总强度为nt时刻得到的反射光总强度为对时间-反射光总光强离散点进行三次样条插值，得到时间-光强度曲线；其中，所述三次样条插值公式为：式中，k为时间-光强度曲线，k＝1,2,3,4表示四次测量，激光每发射一束脉冲激光，对应一个哈达马矩阵对应一次符合测量，每一次符合测量都会得到一条时间-光强度曲线k。优选地，所述读取所述时间-光强度曲线上的点进行关联运算得到物体图像，包括：取时间-光强度曲线中t’时刻对应的一点，光强度为B'k，利用反射光总强度B'k与调制激光的哈达马矩阵关联运算，得到物体图像G2，其数学计算模型为：式中，为第k次测量使用的哈达马调制矩阵，B'k为k曲线中t’时刻反射光的总强度，<>表示求系综平均，K为测量次数，示例中测量次数为4，计算结果G2是大小为2×2的矩阵，与的大小相同，是目标的灰度图像。优选地，所述利用所述物体图像和所述时间-光强度曲线得到目标的距离信息，包括：利用t’时刻的总光强关联运算得到目标图像G2，在时间-光强度曲线k中，激光发射时间为t1，由t'-t1得到从激光发射到接收到目标反射光的时间间隔Δt，利用公式求出目标图像G2中目标的距离信息，式中，s为目标的距离，c为光速。对应于上述方法实施例，如图2所示，为本专利技术实施例一种关联成像制导装置结构示意图，所述装置包括：调制单元21，用于利用哈达马矩阵调制脉冲激光产生结构脉冲光源；插值单元22，用于利用所述结构脉冲光源以及高速桶探测器，通过样条插值得到时间-光强度曲线；运算单元23，用于读取所述时间-光强度曲线上的点进行关联运算得到物体图像；距离获取单元24，用于利用所述物体图像和所述时间-光强度曲线得到目标的距离信息。优选地，所述调制单元21，具体用于脉冲激光发射后首先通过扩束镜扩束变成发散光，发散光经过凸透镜聚焦变成平行宽光束，平行宽光束的直径范围为2.5cm～4cm；平行宽光束照射在空间光调制器上进行光场调制，空间光调制器由0-1组成的哈达马矩阵控制，哈达马矩阵表示为AN×N，哈达马矩阵是一种正交的矩阵，行、列之间满足正交性，哈达马的矩阵大小只能是2n×2n大小。优选地，所述插本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种关联成像制导方法，其特征在于，所述方法包括：利用哈达马矩阵调制脉冲激光产生结构脉冲光源；利用所述结构脉冲光源和高速桶探测器，通过样条插值得到时间‑光强度曲线；读取所述时间‑光强度曲线上的点进行关联运算得到物体图像；利用所述物体图像和所述时间‑光强度曲线得到目标的距离信息。

【技术特征摘要】
1.一种关联成像制导方法，其特征在于，所述方法包括：利用哈达马矩阵调制脉冲激光产生结构脉冲光源；利用所述结构脉冲光源和高速桶探测器，通过样条插值得到时间-光强度曲线；读取所述时间-光强度曲线上的点进行关联运算得到物体图像；利用所述物体图像和所述时间-光强度曲线得到目标的距离信息。2.如权利要求1所述关联成像制导方法，其特征在于，所述利用哈达马矩阵调制脉冲激光产生结构脉冲光源，包括：脉冲激光发射后首先通过扩束镜扩束变成发散光，发散光经过凸透镜聚焦变成平行宽光束，平行宽光束的直径范围为2.5cm～4cm；平行宽光束照射在空间光调制器上进行光场调制，空间光调制器由0-1组成的哈达马矩阵控制，哈达马矩阵表示为AN×N，哈达马矩阵是一种正交的矩阵，行、列之间满足正交性，哈达马的矩阵大小只能是2n×2n大小。3.如权利要求2所述关联成像制导方法，其特征在于，所述利用所述结构脉冲光源以及高速桶探测器，通过样条插值得到时间-光强度曲线，包括：结构脉冲光源照射到目标后，其反射光被高速桶探测器接收，高速桶探测器在一个激光脉冲时间nt内得到随时间变化的反射光总光强离散点，设t时刻对应的反射光总强度为2t时刻反射光总强度为nt时刻得到的反射光总强度为对时间-反射光总光强离散点进行三次样条插值，得到时间-光强度曲线；其中，所述三次样条插值公式为：式中，k为时间-光强度曲线，k＝1,2,3,4表示四次测量，激光每发射一束脉冲激光，对应一个哈达马矩阵对应一次符合测量，每一次符合测量都会得到一条时间-光强度曲线k。4.如权利要求3所述关联成像制导方法，其特征在于，所述读取所述时间-光强度曲线上的点进行关联运算得到物体图像，包括：取时间-光强度曲线中t’时刻对应的一点，光强度为B'k，利用反射光总强度B'k与调制激光的哈达马矩阵关联运算，得到物体图像G2，其数学计算模型为：-<A2×2k>·<Bk′>k=1,2,3,4,]]>式中，其中G2表示物体图像，为第k次测量使用的哈达马调制矩阵，B'k为k曲线中t’时刻反射光的总强度，<>表示求系综平均，K为测量次数，示例中测量次数为4，计算结果G2是大小为2×2的矩阵，与的大小相同，是目标的灰度图像。5.如权利要求4所述关联成像制导方法，其特征在于，所述利用所述物体图像和所述时间-光强度曲线得到目标的距离信息，包括：利用t’时刻的总光强关联运算得到目标图像G2，在时间-光强度曲线k中，激光发射时间为t1，由t'-t1得到从激光发射到接收到目标反射光的时间间隔Δt，利用公式求出目标图像G2中...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏庆华，
申请(专利权)人：北京物资学院，
类型：发明
国别省市：北京,11