基于波前编码法光电被动测距理论和实验的研究

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1、华中科技大学硕士学位论文ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTheResearchofTheoryandExperimentforOpticalPassiveRangingThroughWavefrontCodingCandidate:BaiRuiMajor:PhysicalElectronicsSupervisor:Prof.HaiqingChenHuazhongUniver

2、sityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaMay,2008独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保

3、留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要光电被动测距的原理是直接通过探测目标的发射过来的光经过信号处理来确定物体的距离。它的测距设备自身不需要光源，只需要接受待测物体发射的光谱即可完成测距。由于其自身特

4、点，在军事及特殊领域中具有极为广阔的应用前景，因此受到国内外研究机构及相关部门的高度重视。本文介绍了原理验证性的波前编码被动测距实验系统，研究了各种外界因素对系统精度的影响。本系统包括硬件和软件两大部分。硬件由点光源、LC空间调制器、成像透镜、图像采集卡、面阵CCD、计算机组成。软件由图像采集软件和数据处理软件组成。核心器件LC空间调制器作为光学掩膜板可以调制系统的光学传递函数(OTF)使其对离焦敏感，且具有与目标距离有关的频段和零点。采集CCD上得到的目标像，再通过数据处理软件Matlab对图像进行距离解码，从而获得距离

5、信息。从实验结果看，证明了波前编码理论对于被动测距是具有可行性，达到了预期效果。论文由六章组成，第一章主要介绍课题的来源和意义，国内外研究现状及发展方向。第二章介绍了波前编码法的基本理论和实验系统的总体设计方案。第三章介绍了实验关键器件的选取。第四章介绍了光学掩膜板的实现。第五章介绍了实验系统的仿真。第六章对数据进行了分析，给出了实验结果。最后做了总结，并对今后的研究方向提出了建议和展望。关键词：被动测距波前编码LC空间调制器实验仿真数字图像处理I华中科技大学硕士学位论文AbstractTheprincipleofopti

6、calpassiverangingisusingthedigitalsignalprocessingmethodtomeasurethedistanceofthetargetbydetectingthelightsignalfromthetargetdirectly.Therangingequipmentdoesnotneedtohaveitsownlightsource.Itonlyneedstoreceivethespectrumofthetargettofinishthetaskofranging.Becauseof

7、itsparticularcharacteristics,ithasextremelybroadprospectsinmilitaryandotherspecialareas.Thereforemanydomesticandabroadresearchinstitutionsandrelevantdepartmentsattachimportancetotheresearchofopticalpassiveranging.Thispaperintroducestheexperimentalpassiverangingsys

8、temwhichistoverifythetheoryofwavefrontcodinganddiscusstheeffectofexternalfactorstotheaccuracyofthesystem.Theexperimentalsystemhastwoparts:hardwareandsof