题目：基于ICCD 的机载成像激光雷达技术研究

基于ICCD 的成像激光雷达技术是一种可以获得目标三维空间信息的新型探测技术，目前已经广泛应用在目标识别、机器人视觉、地形探测、三维物体建模等各个领域。三维主动成像技术在远距离探测上较其他的三维探测技术有速度快、分辨率高和可靠性高的优点。本论文研究了基于ICCD 的成像激光雷达系统中的相关理论和关键技术，在此基础上提出了一种基于FPGA 的循环步进同步控制电路设计方案，分析了该方案的主要理论问题和关键技术问题，并成功研制出电路，利用该电路进行了成像实验。并对三维成像的关键算法进行了初步研究分析和仿真，三维重构图像达到了预期的效果。 在硬件上，改进了传统的同步控制系统设计方案，采用了基于FPGA 的循环步进同步控制系统设计方案，研制了基于FPGA 的循环步进同步控制电路，由于系统整体需高速同步控制工作，因此设计方案中采用了以FPGA 为主控芯片的架构方案，通过FPGA来高速同步控制脉冲激光器、ICCD 摄像机的选通门宽及像增强器的增益。本电路的同步控制精确度高，速度快，稳定性好，选通脉冲可达到纳秒量级，实验测得的精度可达5ns，达到了系统设计的要求。 在软件上，根据系统需求，在上位机中采用VC++设计了人机控制程序及控制界面程序，达到了人机交互的目的。在下位机中则通过在FPGA 中移植NIOS II CPU，采用了基于NIOS II 的嵌入式处理系统，并编写了相应嵌入式程序。最后设计了上下位机通信和数据传输的相关协议及控制指令，保证了上下位机数据通信的高速及准确性。实验证明，上下位机间能够很好的进行通信和数据传输。 在三维图像处理上，根据系统成像方案及理论，研究与分析了通过距离信息进行三维重构的算法。主要研究了国外德法圣路易士联合研究院的Martin Laurenzis 等人提出的一种远距离超分辨率精度的三维主动成像的方法和国内浙江大学的张秀达提出的一种脉冲形状无关的超分辨率测距精度方法，并对Martin Laurenzis 提出的三维主动成像的方法进行了仿真。