飞秒激光与宽带隙材料相互作用机理研究

应用处于近红外区域波段的飞秒激光对宽带隙材料SiC的烧蚀机理及其相互作用过程进行了研究。分别采用扫描电子显微镜(SEM)、表面粗糙度轮廓仪(Talysurf)和光学显微镜(OM)等分析技术对烧蚀区和未烧蚀区的表面微观形貌进行了检测和评价。不仅在烧蚀表面观察到了烧蚀区、定向波纹区和改性区等不同形貌特征,而且对加工阶段进行分离,并求出加工SiC时强烧蚀和弱烧蚀的阈值分别为0.13 J/cm2和0.61 J/cm2。根据实验结果得到了加工参数与烧蚀形貌之间的映射关系,发现入射激光的能量是决定材料去除方式的关键参数。

日光对532nm激光成像性能影响实验分析

532 nm激光成像雷达在成像过程中容易受到日光干扰而降低图像信噪比。利用532 nm条纹管激光雷达对复杂场景(建筑物群)进行昼夜成像实验,并采用直方图统计法分析同一场景分别在白昼和夜晚的激光强度像和距离像的像素值分布,进而分析日光对激光成像性能影响。实验结果表明:日照光会提高激光强度像的亮度以及背景/目标的对比度,同时也增加了距离像的空天背景噪声;夜晚激光距离像信噪比高,但目标强度像对比度不佳。

激光雷达地面目标姿态估计

激光雷达距离像能表征目标的几何结构,而同一目标不同姿态的距离图像差别较大,因此目标姿态的准确估计对目标识别尤为重要。Ulf Grenander的模式理论利用变形模板表示观测图像,目标姿态变化引起刚性模板的变形用特殊正交群矩阵表示,在贝叶斯估计框架下,用跳扩散过程从后验密度中取样,以希尔伯特-施密特范数作为误差特性,对目标姿态进行估计,并分析误差性能。针对激光雷达距离像基于地面目标进行研究,利用Grenander的模式理论,在不同载噪比情况下对车辆姿态进行估计。通过对姿态估计误差的分析,表明该算法能够较准确地估计目标的姿态。

基于532nm激光目标回波脉冲宽度的成像实验研究

激光主动成像雷达在宽景深复杂场景目标成像探测过程中，由于远距离目标回波信号幅度较小，导致在强度像上缺失，影响了目标探测识别率。针对此问题，提出通过检测激光回波脉冲宽度生成激光二维平面像，即脉宽像，使用脉宽像完成宽景深远距离目标检测。利用条纹管激光成像雷达对复杂场景建筑物群进行推扫成像实验，分别获得了强度像、距离像和脉宽像。对脉宽像进行数据统计分析，结果表明，脉宽像的视觉效果优于强度像，相对于强度像，可将远场目标清晰呈现；不同的建筑物，其回波脉宽平均值不同；且光束入射角、目标的材质与回波脉宽密切相关：不同入射角的两个白色墙壁，其回波脉宽相差为2，玻璃与粉色的墙回波脉宽相差为4．7；而目标颜色（白色、粉色）对532nm回波脉宽影响较小，回波脉宽相差仅为0．2。证明脉宽像可有效提高宽景深远距离目标探测率。

基于阈值分割方法的复杂场景激光图像目标提取算法研究

激光主动成像雷达与被动红外成像器相比，显著优势是能提供三维几何距离像，可获知视场内多目标的空间位置信息，这极大降低了多建筑物复杂场景目标提取算法的复杂度。利用自研的条纹管激光成像雷达，获取多组复杂场景激光图像。利用三种不同的阈值分割算法对激光距离像进行目标提取，并计算了每种算法的误分率。对于单一目标，误分率可达1.1%；对于整个场景的目标，平均误分率可达7.9%。实验结果表明，阈值分割算法能有效解决复杂场景激光距离像的目标提取问题，其中改进直方图法的误分率最小,可以为激光成像雷达的图像处理方面的工作起到一定的借鉴作用。

条纹管激光成像雷达目标重构算法

条纹管激光成像雷达(STIL)是近10年发展起来的一种新型闪光式激光成像雷达,以瞬态光学器件条纹管作为探测接收器,可做到大视场、高分辨,分单狭缝和多狭缝两种体制。由于条纹管不能直接输出四维像(三维(3D)距离像加一维(1D)强度像),针对两种体制的条纹图像,使用峰值探测法对远距离目标条纹像进行重构,获得完整的条纹管激光成像雷达四维像。实验结果表明,条纹管激光成像雷达是一种高分辨、高帧频的成像器件,具有较好的应用前景。