【導(dǎo)讀】處理是這種閃爍式非掃描成像技術(shù)的核心。論文對(duì)條紋管圖像構(gòu)造與處理。進(jìn)行了詳細(xì)的研究。距離及強(qiáng)度像成像的可能性。從工作原理出發(fā)，進(jìn)一步整理出條紋管圖像。構(gòu)建與處理的整體思路。接下來(lái)，使用VisualBasic編寫圖像處理平臺(tái)。析處理過(guò)程中存在的誤差及誤差存在的原因。盡我所知，除文中特別加。究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。

　　

【正文】 像與強(qiáng)度像如圖 35所示： a b 圖 35 處理后目標(biāo)距離、強(qiáng)度像 圖 35的 a圖 b圖是目標(biāo)的距離像和強(qiáng)度像，目標(biāo)距離像和目標(biāo)強(qiáng)度像的橫向?qū)?yīng)于目標(biāo)剖面輪廓上各點(diǎn)的目標(biāo)距離和反射率分布情況，圖像縱向?yàn)橐来谓M合多幀順次獲得的目標(biāo)條紋圖像處理結(jié)果而得到的目標(biāo)場(chǎng)景縱向的目標(biāo)距離和反射率分布情況，目標(biāo)距離像和目標(biāo)強(qiáng)度像結(jié)合起來(lái)就得到了目標(biāo)三維空間距離 和一維強(qiáng)度的整體目標(biāo)特性，由于目標(biāo)距離像和目標(biāo)強(qiáng)度像是同時(shí)得到的，因此，條紋管激光成像系統(tǒng)可以同時(shí)獲得目標(biāo) 四維像，相對(duì)于點(diǎn)掃式成像體制，具有更高的成像幀頻和更大的成像視場(chǎng)。 通過(guò)偽色彩圖可以清楚的看到，目標(biāo)中有兩個(gè)明顯的凹陷。并能夠看出目標(biāo)凹陷的部位，可以比較清楚的的看出目標(biāo)的距離特征。由 b圖可以看到，凹陷處的像素值比周圍要大，反映出目標(biāo)的凹陷處的反射率比較高。從下圖的目標(biāo)距離三維像中可以更好的觀察目標(biāo)物的三維距離特征： 圖 36 目標(biāo)三維距離像 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 由上面的分析可以看出目標(biāo)的距離像和強(qiáng)度像可以基本如實(shí)反映出目標(biāo)的三維距離信息 +強(qiáng)度信息。這充分證明了條紋管在激光成像應(yīng)用過(guò)的可行性，為以后的實(shí)際應(yīng)用大些了很好的基礎(chǔ)。但是也應(yīng)該看到有不少的干擾，與現(xiàn)實(shí)情況有一定 的誤差，下面將對(duì)誤差產(chǎn)生的可能進(jìn)行分析。 誤差分析 由于條紋管的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其工作環(huán)境受到各種外界因素的影響，加上國(guó)內(nèi)生產(chǎn)條紋管技術(shù)的制約，所以條紋管激光雷達(dá)成像系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生是多方面的。下面就將對(duì)誤差的產(chǎn)生進(jìn)行討論。 實(shí)驗(yàn)方法帶來(lái)的誤差 受實(shí)驗(yàn)環(huán)境及條件的制約，并不能完全模擬條紋管激光雷達(dá)的工作環(huán)境?，F(xiàn)實(shí)中條紋管是工作在飛行器或者其他移動(dòng)的交通工具中，而在實(shí)驗(yàn)室中只能用手對(duì)目標(biāo)的每一行進(jìn)行橫向掃描，來(lái)模擬推掃成像，這種手動(dòng)的方式會(huì)不可避免的帶來(lái)誤差。首先，無(wú)法保證固定 的條紋相對(duì)空間位置間隔，可能造成重構(gòu)后的目標(biāo)距離像和強(qiáng)度像在一定程度上的失真，不能與實(shí)際成像場(chǎng)景準(zhǔn)確匹配；其次，條紋管激光雷達(dá)成像系統(tǒng)是一個(gè)整體，其每一部分都是非常精密的，手動(dòng)進(jìn)行推掃實(shí)驗(yàn)可能使其他部位的變量發(fā)生改變。影響回波信號(hào)的方向和強(qiáng)度，必須對(duì)獲得的原始條紋圖像進(jìn)行相應(yīng)的修正。 第二個(gè)對(duì)目標(biāo)特征像帶來(lái)誤差的是由于條紋管的制作工藝引起的，首先目前的條紋管對(duì)于較弱的回波信號(hào)反應(yīng)不是十分靈敏，因此對(duì)于有些較弱的信號(hào)不能夠分辨出來(lái)，增加了目標(biāo)距離像和強(qiáng)度像重構(gòu)處理的難度。其次，條紋管激光成像系統(tǒng)中的斜 坡電壓不是線性度也不是很好，也在距離像中引入了不少誤差。 還有一個(gè)引起誤差很重要的因素就是激光發(fā)生器，目前國(guó)內(nèi)的激光發(fā)生設(shè)備并不穩(wěn)定，因此容易導(dǎo)致激光輸出橫模均勻性較差。使目標(biāo)上部分區(qū)域回波信號(hào)不能被探測(cè)到，導(dǎo)致重構(gòu)后的目標(biāo)距離像上可能出現(xiàn)斷層，目標(biāo)強(qiáng)度像上可能出現(xiàn)強(qiáng)度失真。 其他的還有類似于測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確引入的偶然誤差和計(jì)算過(guò)程中的截?cái)嗪蜕崛胝`差這些不可避免的誤差。 上面提到的誤差可以通過(guò)多次測(cè)量取平均值來(lái)減小，或者可以通過(guò)不斷的優(yōu)化處理算法?？傊畻l紋圖像數(shù)據(jù)處理結(jié)果的誤差是多種因 素共同作用的結(jié)果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差分析與處理是一個(gè)很重要的難點(diǎn)。 本章小結(jié) 本章在上一章已建立的條紋圖像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)硬件的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了條紋管激光成像系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)處理硬件對(duì)條紋圖像數(shù)據(jù)處理提出的要求，并對(duì)條紋圖像數(shù)據(jù)處理內(nèi)容進(jìn)行了深入討論。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 在充分考慮條紋圖像處理內(nèi)容要求和硬件性能限制的前提下，進(jìn)行了條紋圖像數(shù)據(jù)處理軟件的設(shè)計(jì)，將條紋圖像處理任務(wù)劃分為三個(gè)不同的階段和層次，并且對(duì)各階段的主要目的、輸入和輸出進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述。條紋圖像處理軟件結(jié)構(gòu)為條紋圖像處理算法和相關(guān)軟件的開(kāi)發(fā)提供 了參考框架。接下來(lái)，針對(duì)條紋圖像數(shù)據(jù)處理中的核心算法進(jìn)行了研究，包括條紋圖像噪聲抑制算法、條紋特征數(shù)據(jù)提取算法、目標(biāo)距離像與強(qiáng)度像重構(gòu)算法等。 本章的研究工作是條紋管激光成像系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究的重要內(nèi)容，為條紋管激光成像系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究工作提供了理論支持，對(duì)于條紋管激光成像系統(tǒng)的發(fā)展具有重要意義。 本章利用實(shí)驗(yàn)室已建立的條紋管激光成像系統(tǒng)演示裝置設(shè)計(jì)并進(jìn)行了兩個(gè)條紋管激光成像實(shí)驗(yàn)，對(duì)上一章中研究得到的各種條紋圖像數(shù)據(jù)處理算法的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證。 首先，從多目標(biāo)距離分辨實(shí)驗(yàn)所獲得 的目標(biāo)條紋圖像出發(fā)，通過(guò)比較不同邊界保持類平滑濾噪算法的實(shí)際處理效果，得出 KNN 均值濾波器對(duì)條紋圖像具有最好的噪聲抑制效果。進(jìn)一步，結(jié)合閾值算法對(duì)暗背景噪聲的有效抑制，進(jìn)行了條紋特征數(shù)據(jù)提取和目標(biāo)距離計(jì)算，與實(shí)際測(cè)量值進(jìn)行對(duì)比，說(shuō)明了條紋管激光成像系統(tǒng)的距離分辨能力和條紋圖像處理算法的正確性。 接下來(lái)，通過(guò)階梯目標(biāo)模擬推掃成像實(shí)驗(yàn)獲得了同一目標(biāo)場(chǎng)景的多幀條紋圖像，利用目標(biāo)距離像和強(qiáng)度像重構(gòu)算法獲得了目標(biāo)距離像和強(qiáng)度像，并對(duì)計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值進(jìn)行了對(duì)比。 最后，綜合分析了條紋圖像處理結(jié)果誤差的主 要來(lái)源，并提出了實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)裝置、條紋圖像處理算法等方面的改進(jìn)方案，對(duì)于有效減小處理結(jié)果的誤差有實(shí)際的借鑒意義。 本章在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上對(duì)上一章中研究得到的條紋圖像處理算法的可行性和正確性進(jìn)行了全面的分析和驗(yàn)證，為條紋管激光成像系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究工作的開(kāi)展提供了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，對(duì)于條紋管激光成像系統(tǒng)研究工作具有重要的實(shí)踐意義。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4. 條紋管圖像處理平臺(tái)構(gòu)建 條紋管圖像處理平臺(tái)的構(gòu)建是使用 Visual Basic 圖像處理的軟件，使其能夠在 PC機(jī)上獨(dú)立運(yùn)行，便于調(diào) 試或者應(yīng)用。 MATLAB語(yǔ)言在各國(guó)高校與研究單位起著重大的作用。然而 MATLAB自身所存在的某些缺點(diǎn)限制了它進(jìn)一步應(yīng)用的范圍 :① MATLAB是一種解釋性語(yǔ)言，它的實(shí)時(shí)效率差 。② MATLAB程序不能脫離其環(huán)境運(yùn)行，因此它不能被用于開(kāi)發(fā)商用軟件 。③ MATLAB程序可以被直接看到程序的源代碼，因而不利于算法和數(shù)據(jù)的保密性 。④不能實(shí)現(xiàn)端口操作和實(shí)時(shí)控制。 Visual Basic是由 Microsoft公司開(kāi)發(fā)的在 Windows操作平臺(tái)上的一種十分強(qiáng)大和有生命的 Windows編程語(yǔ)言之一，具有易學(xué)易用、編程簡(jiǎn) 單、程序集成化程度高及界面可視化等特點(diǎn)，又能實(shí)現(xiàn)大多數(shù) Windows編程目的。然而 VB提供的數(shù)學(xué)函數(shù)極其有限。為了提高工程計(jì)算軟件的開(kāi)發(fā)效率和質(zhì)量 ,可采取把VB可視化編程語(yǔ)言和 MATLAB工具相結(jié)合的辦法 ,充分利用 MATLAB的運(yùn)算功能和 VB的開(kāi)發(fā)界面方便的特點(diǎn)進(jìn)行混合編程 ,即用 VB來(lái)設(shè)計(jì)界面作為主程序 ,調(diào)用用 MATLAB編寫的子程序 ,以此開(kāi)發(fā)出高質(zhì)量、高性能的工程計(jì)算軟件系統(tǒng)當(dāng)屬首選方案。 Visual Basic 簡(jiǎn)介 Visual Basic 概況 Vi sual Basic 稱得上是 Microsoft公司迄今為止最成功 的開(kāi)發(fā)工具，在全世界擁有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的用戶。它之所以能收受到人們的青睞，原因是多方面的，但主要有兩點(diǎn)，意識(shí)功能強(qiáng)大，而是容易掌握。 Visual Basic的出現(xiàn)打破了 Windows應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)由專業(yè)的 C程序員一統(tǒng)天下的局面，即使非專業(yè)人員也能在較短的時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)出高質(zhì)量、界面好的 Visual Basic應(yīng)用程序。 Visual Basic （簡(jiǎn)稱 VB）是近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外得到迅速推廣應(yīng)用的可視化 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 ,具有簡(jiǎn)單易學(xué) ,功能強(qiáng)大 ,軟件 費(fèi)用支出低 ,見(jiàn)效快等特點(diǎn) .它提供了開(kāi)發(fā) Windows應(yīng)用程序 最迅速 ,最簡(jiǎn)捷的方法 ,不但是專業(yè)人員得 心應(yīng)手的開(kāi)發(fā)工具 ,而且易于被非專業(yè)人員掌握使用 .目前 ,全世界數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的程序設(shè)計(jì)人員正在用 Visual Basic開(kāi)發(fā)各種類型的軟件。 Visual Basic 語(yǔ)言的特點(diǎn) Visual Basic是可視化的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)人員只需要按照設(shè)計(jì)要求對(duì)屏幕進(jìn)行布局，用集成開(kāi)發(fā)環(huán)境來(lái)直接拖和畫出各個(gè)菜單、按鈕、滾動(dòng)條、窗口等不同類型的對(duì)象。 在 Visual Basic 中，窗體及控件都稱為對(duì)象，有這些對(duì)象構(gòu)哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 成了用戶界面， Visual Basic是面向?qū)ο?的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它是將代碼和數(shù)據(jù)結(jié)合在每個(gè)對(duì)象中，用戶只需要了解每個(gè)對(duì)象能完成什么任務(wù)，不必知道對(duì)象是如何工作的，而程序設(shè)計(jì)人員只要編寫實(shí)現(xiàn)程序功能的那部分代碼，這樣大大提高了程序設(shè)計(jì)的效率，但是 Visual Basic里面沒(méi)有多態(tài)等面向?qū)ο蟮奶匦?，所以有人稱 Visual Basic是準(zhǔn)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言。 Visual Basic通過(guò)事件來(lái)執(zhí)行對(duì)象的操作，一個(gè)對(duì)象可能會(huì)產(chǎn)生多個(gè)事件，每個(gè)事件都可以通過(guò)一段程序來(lái)響應(yīng)，而各個(gè)事件之間卻不一定有聯(lián)系，這樣的應(yīng)用程序代碼較短，使程序既 易于編寫又易于維護(hù)。 Visual Basic 具有豐富的數(shù)據(jù)類型，眾多的函數(shù)，并采 用了結(jié)構(gòu)化的程序 設(shè) 計(jì)方法，簡(jiǎn)單易學(xué)。 Visual Basic提供了易學(xué)易用的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，在該開(kāi)發(fā)環(huán)境中，用戶可設(shè)計(jì)用戶界面，編寫代碼，調(diào)試程序，直至把應(yīng)用程序編譯成可執(zhí)行文件使其直接在 Windows環(huán)境下運(yùn)行 。 Basic 支持多種數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn) 采用了對(duì)象的鏈接與嵌入（ OLE， Object linking and embedding）技術(shù)可以很方便的開(kāi)發(fā)出集聲音、圖像、動(dòng)畫、子處理、 web等對(duì)象于一體的應(yīng)用程序。 VB調(diào)用 MATLAB編程的實(shí)現(xiàn)幾種方法 利用 VB MATLAB程序的方法有很多種，其中有三種比較方便、常用的實(shí)現(xiàn) VB和 MATLAB混合編程的方法技術(shù)。這里將對(duì)這三種方法進(jìn)行詳細(xì)的介紹，綜合分析其優(yōu)缺點(diǎn)，并找出最優(yōu)化的混編方法。 （ 1） MATLAB的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換服務(wù)功能 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換 (DDE)是在 Windows環(huán)境下支持客戶 /服務(wù)器計(jì)算模式的重要技術(shù) ,兩個(gè) Windows應(yīng)用程序之間可以通過(guò)交換數(shù)據(jù)來(lái)相互連接 ,由于VB支持 DDE客戶端功能 ,MATLAB提供了 DDE服務(wù)功能 ,因此利用 VB和MATLAB的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換能力 ,可以實(shí)現(xiàn)在 VB應(yīng)用程序中調(diào)用 MATLAB。 VB應(yīng)用程序首先通過(guò)確定服務(wù)器名和主題 (topic)建立與 MATLAB的DDE會(huì)話 ,服務(wù)器名和主題唯一地確定了這次會(huì)話 ,在會(huì)話期間 VB應(yīng)用程序作為客戶端 ,MATLAB作為服務(wù)端 ,客戶端與服務(wù)端可以就確定的項(xiàng)目 (item)交換數(shù)據(jù)。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，可以充分利用 MATLAB的函數(shù)功能，功 能強(qiáng)大，應(yīng)用程序的靈活性高，能夠脫離 MATLAB平臺(tái)。但是其缺點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為繁瑣，牽涉知識(shí)面較寬，調(diào)試并不方便，對(duì)于小型的應(yīng)用平臺(tái)并不適用。 （ 2） MATLAB的 ActiveX自動(dòng)化服務(wù)功能 ActiveX自動(dòng)化 (OLE自動(dòng)化 )協(xié)議是一種允許一個(gè)應(yīng)用程序 (控制端 )去控制另一個(gè)應(yīng)用程序 (服務(wù)器端 )的協(xié)議。由于 VB支持 ActiveX自動(dòng)化控制端協(xié)議 ,MATLAB支持 ActiveX自動(dòng)化服務(wù)器端協(xié)議 ,因此如果已經(jīng)建立了一個(gè)VB應(yīng)用程序和 MATLAB之間的 ActiveX自動(dòng)化連接 ,那么在一個(gè) VB應(yīng)用程哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 序 中就可以調(diào)用 MATLAB的命令、向 MATLAB傳送或從 MATLAB接收矩陣數(shù)組。 在 Windows 注冊(cè)表中 ,MATLAB 的 ActiveX 對(duì)象名為“ ”。在 VB應(yīng)用程序中創(chuàng)建 ActiveX對(duì)象的 具體步驟如下 : DimMATLAB as Object Dim Result as String Set MATLAB=CreateObject (″ ″ ) 在 VB應(yīng)用程序中創(chuàng)建了 MATLAB的 ActiveX對(duì)象以后就 可以使用這個(gè)對(duì)象所包含的各種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì) MATLAB的調(diào)用。 ActiveX部件保留了一些普通 VB控件的屬性、事件和方法。 ActiveX部件特有的方法和屬性大大地增強(qiáng)了程序設(shè)計(jì)者的能力和靈活性。但是這種方法無(wú)法脫離 MATLAB平臺(tái)，也就是必須在裝有 MATLAB的 PC機(jī)上才能運(yùn)行。 （ 3） VB利用 shell()函數(shù)調(diào)用 MATLAB應(yīng)用程序 該方法是一種最為簡(jiǎn)單、原始的調(diào)用方法 ,其中參數(shù)的傳遞是通過(guò)讀寫文件實(shí)現(xiàn)的。原始參數(shù)輸入、輸出都是由 VB完成 ,在 VB開(kāi)發(fā)環(huán)境中按 MATLAB語(yǔ)言格式寫成 M函 數(shù) ,然后調(diào)用 MATLAB執(zhí)行。 MATLAB 提 供了 一個(gè)可 以在 啟動(dòng) MATLAB 就 能運(yùn) 行的 M 文件(),這樣就可以在 VB中修改 ,然后用 VB的 shell(“?\” )調(diào)用 MATLAB程序立即執(zhí)行 。 文件格式是 ASCII碼形式保存的 ,修改其內(nèi)容是很容易的。 具體實(shí)現(xiàn)