基于激光距離選通的非視域成像特性分析

許凱達(dá),金偉其,劉敬,郭暉,裘溯,,李力,趙紳有

(1.北京理工大學(xué)光電學(xué)院光電成像技術(shù)與系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100081; 2.微光夜視技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西西安 710065)

基于激光距離選通的非視域成像特性分析

許凱達(dá)1,金偉其1,劉敬1,郭暉2,裘溯1,2,李力1,趙紳有1

(1.北京理工大學(xué)光電學(xué)院光電成像技術(shù)與系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100081; 2.微光夜視技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西西安 710065)

激光距離選通成像系統(tǒng)借助具有一定鏡面反射特性的中介反射面可以實(shí)現(xiàn)繞過(guò)拐角對(duì)隱蔽目標(biāo)成像,即非視域成像。在對(duì)中介反射面模型化的基礎(chǔ)上,分析并推導(dǎo)非視域成像系統(tǒng)探測(cè)器光敏面上的信號(hào)輻照度與干擾輻照度,進(jìn)而給出非視域圖像的對(duì)比度模型；結(jié)合典型非視域成像系統(tǒng)參量,分析中介面反射特性及其位置對(duì)非視域成像的影響。分析結(jié)果表明:對(duì)于大多數(shù)實(shí)用的中介反射面,只有采用激光距離選通成像模式才能實(shí)現(xiàn)非視域成像；當(dāng)探測(cè)器和目標(biāo)的位置確定時(shí),中介反射面距離目標(biāo)越近,非視域成像系統(tǒng)探測(cè)、識(shí)別目標(biāo)的難度就越大；在實(shí)際使用過(guò)程中,采取適當(dāng)?shù)氖褂貌呗曰蚍椒梢宰畲笙薅劝l(fā)揮系統(tǒng)的性能。文中建立的模型及分析結(jié)果對(duì)于非視域成像的理論研究、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。

光學(xué)；激光成像；距離選通成像；非視域成像

0 引言

在城市街道環(huán)境或建筑物內(nèi),受限于墻壁或其他建筑物等遮擋,人眼直接視覺或借助光電成像設(shè)備均難以實(shí)現(xiàn)對(duì)視域之外的目標(biāo)場(chǎng)景成像。因此,能夠繞過(guò)拐角或障礙物的遮擋,實(shí)現(xiàn)對(duì)視域外目標(biāo)成像的非視域成像技術(shù)成為人們研究的重要方向。2006年至2007年德國(guó)光電子學(xué)和模式識(shí)別研究中心和瑞士國(guó)防研究中心(FOI)利用短波紅外激光距離選通成像系統(tǒng)[1-2],選擇窗戶玻璃等作為中介反射面,實(shí)現(xiàn)了街角后人員、車庫(kù)中車牌和假目標(biāo)的非視域成像;2011年FOI進(jìn)一步研究了非視域成像過(guò)程中不同面型和不同反射特性的中介反射面對(duì)激光能量的衰減特性,給出了激光衰減因子的近似模型,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[3],但其模型較為簡(jiǎn)單,尚難以有效描述成像情況。2007年以來(lái),美國(guó)麻省理工(MIT)Media Lab研究了基于飛秒激光脈沖距離選通的瞬態(tài)成像技術(shù),提出了能夠從多次反射光路中提取目標(biāo)信息的反演算法,實(shí)現(xiàn)了拐角觀察成像[4];2012年進(jìn)一步利用超短脈沖通過(guò)中介反射面的漫反射對(duì)隱藏的目標(biāo)進(jìn)行了三維重建[5]。圣路易法德研究院也開展了非視域成像算法研究,但相對(duì)于MIT的研究?jī)?nèi)容,該項(xiàng)研究著眼于在更大的空間尺度(米級(jí)空間尺度)和較短的圖像采集時(shí)間條件下,對(duì)非視域目標(biāo)進(jìn)行三維重建[6]。以上研究展現(xiàn)出非視域成像技術(shù)在現(xiàn)代城鎮(zhèn)巷戰(zhàn)、反恐、災(zāi)難救援等方面潛在的應(yīng)用前景。2012年北京理工大學(xué)開展了非視域成像技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究[7-8],以玻璃和瓷磚作為中介反射面,采用納秒級(jí)激光距離選通成像系統(tǒng)獲得了不同距離上標(biāo)準(zhǔn)靶標(biāo)的非視域成像; 2013年研究提出了基于激光距離選通成像的非視域成像對(duì)比度模型[9]。本文將在已建立的基于激光距離選通成像的非視域成像對(duì)比度模型基礎(chǔ)上,分析系統(tǒng)的成像特性及其影響因素,以期為非視域成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 非視域成像及其圖像對(duì)比度模型

1.1 非視域成像原理

非視域成像屬于主動(dòng)成像,在低照度環(huán)境下有明顯優(yōu)勢(shì),其原理圖如圖1所示。

圖1 非視域成像與中介反射面類型Fig.1 Non-line-of-sight imaging and intermediary reflective surface

圖1中:A為觀察者,B為觀察的目標(biāo)(假設(shè)為朗伯反射體),C為非視域成像借助的中介面;B不在A的直接觀察視場(chǎng)內(nèi),需要借助中介面C對(duì)B進(jìn)行非視域成像。位于A處的光電成像系統(tǒng)調(diào)焦在目標(biāo)B;A發(fā)射的照明激光照射在中介面C時(shí),將形成1次反射,其中鏡面反射和前向散射實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的照明,后向散射進(jìn)入成像系統(tǒng)將形成離焦彌散成像,降低了圖像對(duì)比度;成像系統(tǒng)經(jīng)過(guò)中介面的鏡面反射(3次反射),接收目標(biāo)的朗伯反射(2次反射)實(shí)現(xiàn)景物成像,但3次前向散射與1次后向散射一樣,對(duì)景物成像的對(duì)比度形成衰減。顯然對(duì)于瓷磚等中介面,一般的光電成像過(guò)程中1次后向散射+ 3次前向散射輻射往往超過(guò)景物成像信號(hào),造成景物的“不可探測(cè)”。顯然,由于1次后向散射相對(duì)3次前向散射的能量更大,采用距離選通成像濾除或減小1次后向散射,是提取非視域成像信號(hào)的有效手段之一,且由于景物場(chǎng)景信號(hào)往往較弱,需要采用專門的圖像增強(qiáng)技術(shù)。

1.2 非視域成像圖像對(duì)比度模型

中介反射面的反射特性對(duì)非視域成像的影響非常明顯。不失一般性,可以將中介反射面歸納為玻璃鏡面反射面①、類似瓷磚的部分鏡面反射+部分漫反射面②和理想漫反射面③。

1.2.1 中介面反射特性模型

假設(shè)中介面總反射率為1,其反射特性用鏡面反射系數(shù)ρs和漫反射系數(shù)ρd描述,有ρs=1-ρd.則中介面的反射率分布函數(shù)可表示為

式中:θ為天頂角;θi為入射天頂角;φ為方位角。

1.2.2 非視域成像光傳輸及分布

如圖2所示,照明激光從出射到最終由探測(cè)器接收,先后經(jīng)過(guò)中介反射面—目標(biāo)面—中介反射面,共3次反射過(guò)程。設(shè)激光器功率為P,照明激光直接照射中介反射面形成照度為E1的光斑S1.激光在S1上發(fā)生1次反射后,在目標(biāo)上形成照度為E2的光斑S2,激光器到S1(幾何中心)的距離為l1,S1到S2的距離為l2,入射光線與S1、S2的法線n1、n2夾角分別為α、β.圖中不考慮激光器與探測(cè)器之間的距離,且認(rèn)為探測(cè)器視場(chǎng)角和激光器光束發(fā)散角重合。

圖2 激光傳輸示意圖Fig.2 Schematic diagram of laser propagation

E2包括兩部分:1次鏡面反射光形成的照度E2s(其大小與P和ρs相關(guān))和前向散射光形成的照度E2d(其大小與E1和ρd相關(guān));1次反射中的后向散射光(大小與E1和ρd相關(guān))由探測(cè)器接收,在探測(cè)器光敏面上形成的照度為Eb.激光在S2上發(fā)生2次反射回照S1,形成的照度為E′1.最后,激光在S1上發(fā)生3次反射,3次反射中的鏡面反射光和散射光被探測(cè)器接收,在光敏面上形成的照度分別為Esu(大小與E2和ρs相關(guān),其中下標(biāo)u分別為t、b,分別代表目標(biāo)和背景)和Ed(大小與E′1和ρd相關(guān))。

如圖3,Esu為信號(hào),由鏡面反射光形成,是目標(biāo)像點(diǎn)形成的照度;Eb和Ed為干擾,由散射光形成,是中介反射面上各點(diǎn)在探測(cè)器焦平面上形成的彌散斑疊加后形成的照度。

圖3 激光能量傳輸及分布結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Diagram of propagation and energy distribution of laser beam

1.3 探測(cè)器光敏面上目標(biāo)場(chǎng)景的表觀對(duì)比度

采用激光距離選通技術(shù)進(jìn)行非視域成像時(shí),必須考慮系統(tǒng)的時(shí)序、探測(cè)器單元的積分特性和離散特性等問(wèn)題。

1.3.1 脈沖激光模型

假設(shè)激光光斑能量隨發(fā)射角均勻分布。脈沖激光可表示為

t為時(shí)間;Φ為激光單脈沖能量;tp為脈沖寬度;Ωl為激光束的發(fā)散立體角,Ωl=πsin2θ0,θ0為激光器的半發(fā)射角;rect(t)為矩形函數(shù),定義為

實(shí)際中,激光光斑能量的角分布不是均勻的,因此會(huì)對(duì)光敏面圖像對(duì)比度的分布會(huì)產(chǎn)生影響。本文主要研究探測(cè)器、目標(biāo)和中介反射面的相對(duì)位置對(duì)光敏面圖像對(duì)比度的影響,在后續(xù)分析時(shí)只是采用光敏面中心附近的圖像對(duì)比度均值作為圖像對(duì)比度的評(píng)價(jià)。因此所采用的脈沖激光模型對(duì)本文分析過(guò)程和結(jié)論的影響不大。

1.3.2 脈沖照明條件下的信號(hào)與干擾

考慮系統(tǒng)實(shí)際成像過(guò)程中的時(shí)序和探測(cè)器單元的離散特性,在一個(gè)脈沖周期內(nèi),成像面(i,j)探測(cè)單元接收的目標(biāo)和背景反射光能量

式中:a、b分別為探測(cè)器單元的長(zhǎng)和寬;td、tg分別為系統(tǒng)的延遲時(shí)間和選通門寬。

成像面(i,j)探測(cè)單元接收的后向散射光能量Qb和中介反射面散射光能量Qd分別為

進(jìn)一步將接收器各環(huán)節(jié)的噪聲以及環(huán)境散射光噪聲都等效到物平面,設(shè)噪聲等效照度為Eeq,則探測(cè)器光敏面噪聲等效光能量為

非視域成像總的噪聲可表為

1.3.3 探測(cè)器光敏面圖像對(duì)比度模型

非視域成像系統(tǒng)的圖像對(duì)比度可表示為

2 非視域成像特性分析

中介反射面參與成像過(guò)程,是非視域成像與傳統(tǒng)的距離選通成像最大的區(qū)別。除了中介面的反射特性參數(shù)外,中介面到探測(cè)器和目標(biāo)的距離也會(huì)對(duì)非視域圖像產(chǎn)生重要影響。由第1節(jié)的分析計(jì)算可知,l1和l2對(duì)目標(biāo)/背景表觀對(duì)比度的影響方式和影響程度各不相同,為了更深入地了解非視域成像特性,下面基于表1的非視域成像系統(tǒng)典型參數(shù),進(jìn)一步對(duì)l1和l2進(jìn)行討論。

表1 示例非視域成像系統(tǒng)的參數(shù)Tab.1 Parameters of non-line-of-sight imaging system

由于激光脈寬及選通門寬均為120 ns,則成像系統(tǒng)成像景深為36m;且由于成像幀頻25 Hz,故在1幀周期內(nèi)選通成像系統(tǒng)共接收到40個(gè)激光脈沖,即1幀成像周期的等效激光照射能量為4.8μJ.

2.1 l1確定,光敏面照度隨l2變化

圖4給出了當(dāng)l1=5 m,α=45°時(shí),連續(xù)激光照明條件下Est、Eb和Ed隨ρd、l2(2～22 m)的變化曲線,由于Eb和Ed在光敏面上分布不均勻,故圖中數(shù)值為視場(chǎng)中心的平均值。由圖4可以看出:

1)在連續(xù)激光照明下,Est和Eb分別隨ρd的增加呈單調(diào)降低和單調(diào)增加的趨勢(shì),Eb曲面絕大部分都位于Est曲面的上方,當(dāng)ρd＞0.6時(shí),Eb比Est高出1個(gè)數(shù)量級(jí)以上,僅當(dāng)ρd較小(ρd＜0.33)時(shí)才有Eb＜Est;當(dāng)ρd＞0.8(許多建筑材料表面的漫反射率均在此范圍)時(shí)光敏面上的目標(biāo)信號(hào)Est隨著ρd的增大迅速減小;Est明顯大于Ed.

圖4 光敏面各照度分量與ρd和l2關(guān)系(l1=5m,α=45°)Fig.4 Light illuminance on photosensitive surface versusρdand l2(l1=5m,α=45°)

由此可知,非視域成像受中介面反射特性的影響較大,只有在中介面具備很強(qiáng)的鏡面反射特性時(shí),連續(xù)激光照明成像才能夠?qū)崿F(xiàn)非視域成像;ρd越大,實(shí)現(xiàn)非視域成像難度就越大。對(duì)于一些較光滑建筑材料(如瓷磚、大理石等),雖然Eb?Est,但采用脈沖激光距離選通(掃描)成像技術(shù)消除Eb的干擾后, Est相比Ed仍能占有優(yōu)勢(shì),使非視域成像成為可能。因此借助距離選通技術(shù)才可望達(dá)到非視域成像技術(shù)的實(shí)用化。

距離選通系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)延遲時(shí)間td消除Qb,通常選取td=2(l1+l2)/c,c為光速,即在目標(biāo)回波信號(hào)到達(dá)探測(cè)器時(shí)開啟選通門;同時(shí)選取選通門寬與脈沖寬度相同,即tg=tp.假設(shè)Qeq=0,當(dāng)l2≥ctp/2時(shí),由于Qb與Qst在時(shí)間上完全分離,距離選通系統(tǒng)可完全濾除Qb,C達(dá)到最大值;當(dāng)l2＜ctp/2,由于Qb與Qst在時(shí)間上有重疊,距離選通系統(tǒng)不能完全濾除Eb,圖像對(duì)比度C值較低,如圖5所示。為了在l2＜ ctp/2時(shí)提高圖像對(duì)比度,可以逐漸增大td,當(dāng)td≥2l1/c+tp時(shí)系統(tǒng)可以完全濾除Qb使C達(dá)到最大,如圖6所示。需要強(qiáng)調(diào)的是,此時(shí)成像系統(tǒng)無(wú)法接收到全部的目標(biāo)信號(hào)Qst,因?yàn)樵跒V除Qb的同時(shí)也濾掉了部分Qst;而且l2越小,隨Qb同時(shí)濾除的Qst就越多,系統(tǒng)接收到的Qst就越小。因此,受系統(tǒng)噪聲和探測(cè)器靈敏度的限制,當(dāng)l2過(guò)小時(shí),系統(tǒng)可能無(wú)法探測(cè)或識(shí)別目標(biāo)。系統(tǒng)能夠有效探測(cè)的l2最小值,即為系統(tǒng)的縱向距離極限分辨力,在室內(nèi)或特定狹小環(huán)境等實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中,目標(biāo)極有可能隱藏在中介面附近,這種能力就具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

圖5 圖像對(duì)比度C隨l2變化曲線(α=45°)Fig.5 Image contrast C versus l2(α=45°)

圖6 圖像對(duì)比度C隨td變化曲線(α=45°)Fig.6 Image contrast C versus td(α=45°)

2)Est和Ed隨l2的增加呈單調(diào)遞減的趨勢(shì),Ed遞減趨勢(shì)較Est更為明顯;而Eb隨l2的增加變化不明顯。

顯然,l2也不可能過(guò)大,否則系統(tǒng)也無(wú)法探測(cè)或識(shí)別目標(biāo),這種情況與傳統(tǒng)的陸上距離選通成像系統(tǒng)類似;在采用距離選通系統(tǒng)消除Qb情況下,隨著l2的增加,圖像對(duì)比度有望獲得某種程度的提升,但這需要綜合考慮激光能量及系統(tǒng)噪聲。

2.2 l2確定,光敏面照度隨l1變化

圖7給出了當(dāng)l2=5 m,α=45°時(shí),連續(xù)激光照明條件下Est、Eb和Ed隨ρd和l1(2～22 m)的變化曲線。由圖7可以看出,Eb、Est隨著l1的增加單調(diào)減小,且Eb的減小程度更明顯,在l1由2 m增大到22m的過(guò)程中,Eb減小了近2個(gè)數(shù)量級(jí),而Est減小不到1個(gè)數(shù)量級(jí);而Ed隨l1的增加而增加。

圖7 光敏面各照度分量與ρd和l1關(guān)系(l2=5m,α=45°)Fig.7 Light illuminance on the photosensitive surfacle versusρdand l1(l2=5m,α=45°)

因此考慮通過(guò)增加l1以提高圖像對(duì)比度的可能性。圖8給出了C隨ρd和l1(2～22 m)的變化趨勢(shì),圖8中的平面代表閾值對(duì)比度Ct=5%.由圖8中的參數(shù)可知,l2較小使得Qb與Qst在時(shí)間上有重疊,延遲時(shí)間不足以完全濾除Qb,在不考慮系統(tǒng)噪聲的情況下,隨著l1的增加,圖像對(duì)比度C曲面位于平面Ct=5%上方的部分在增加。

圖8 圖像對(duì)比度與ρd和l1關(guān)系(α=45°)Fig.8 Image contrast C versusρdand l1(α=45°)

圖9給出了當(dāng)ρd=0.7時(shí),C隨l1變化關(guān)系曲線,從中可以看出C隨l1增大而增大,當(dāng)l1≥12.3m時(shí),圖像對(duì)比度C突破了對(duì)目標(biāo)的探測(cè)對(duì)比度閾值Ct.還必須注意到,在系統(tǒng)能夠完全濾除Qb的情況下,增加l1反而會(huì)降低圖像對(duì)比度。

圖9 圖像對(duì)比度C與l1關(guān)系(α=45°)Fig.9 Image contrast C versus l1(α=45°)

3 結(jié)論

本文在建立非視域成像系統(tǒng)圖像對(duì)比度模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合典型非視域成像系統(tǒng)的參量,模擬分析了中介反射面的反射特性及其位置對(duì)非視域成像圖像對(duì)比度的影響。

分析結(jié)果表明:1次后向反射輻射是非視域成像質(zhì)量的主要干擾因素,通過(guò)距離選通技術(shù)可減小或消除1次后向反射的影響,使非視域成像成為可能;非視域成像系統(tǒng)性能的高低,不僅取決于系統(tǒng)對(duì)特定目標(biāo)的最大作用距離,還體現(xiàn)在系統(tǒng)能分辨的目標(biāo)到中介面的最小距離,即系統(tǒng)的縱向距離分辨能力;在實(shí)際使用過(guò)程中,對(duì)于特定的成像系統(tǒng),如果目標(biāo)的位置一定時(shí),可以通過(guò)調(diào)整觀察者或中介反射面的位置以改善觀察效果,從而使系統(tǒng)的性能得到最大限度的發(fā)揮。

考慮到中介面的反射特性對(duì)成像效果的影響以及更準(zhǔn)確描述實(shí)際中介反射面反射特性的方法是雙向反射分布函數(shù),結(jié)合典型建筑材料表面反射特性的測(cè)試和模型化將是下一步研究的內(nèi)容。同時(shí),非視域成像大多屬于低信噪比圖像,進(jìn)一步結(jié)合最小可分辨對(duì)比度[10-11]或目標(biāo)性能準(zhǔn)則[12]等實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)作用距離的預(yù)測(cè)也是值得期待的。

References)

[1] Repasi E,Lutzmanna P,Steinvall O,et al.Mono-and bi-static SWIR range-gated imaging experiments for ground applications [J].Proceedings of SPIE,2008,7114:71140D.

[2] Repasi E,Lutzmanna P,Steinvall O,etal.Advanced short-wavelength infrared range-gated imaging for ground applications in monostatic and bistatic configurations[J].Applied Optics,2009, 48(31):5956-5969.

[3] Steinvall O,ElmqvistM,Larsson H.See around the corner using active imaging[J].Proceedings of SPIE,2011,8186:818605.

[4] Kirmani A,Hutchison T,Davis J,et al.Looking around the corner using transient imaging[C]∥2009 IEEE 12th International Conference on Computer Vision.Kyoto,JP:IEEE,2009:159-166.

[5] Gupta O,Willwacher T,Velten A,et al.Reconstruction of hidden 3D shapes using diffuse reflections[J].Optics Express, 2012,20(17):19096-19108.

[6] Martin L,Andreas V.Non-line-of-sightactive imaging of scattered photons[J].Proceedings of SPIE,2013,8897:889706.

[7] 許凱達(dá),金偉其,裘溯,等.激光距離選通成像技術(shù)及其組合應(yīng)用模式綜述[J].紅外技術(shù),2012,34(1):16-23.

XU Kai-da,JINWei-qi,QIU Su,etal.Survey on technical development and combined application mode of laser range-gated imaging system[J].Infrared Technology,2012,34(1):16-23.(in Chinese)

[8] 許凱達(dá),金偉其,劉敬,等.激光距離選通成像及其非視域成像應(yīng)用[J].紅外與激光工程,2012,41(8):2073-2078.

XU Kai-da,JIN Wei-qi,LIU Jing,et al.Non-line-of-sight imaging based on laser range-gated imaging technology[J].Infrared and Laser Engineering,2012,41(8):2073-2078.(in Chinese)

[9] Xu K D,Jin W Q,Zhao SY,et al.Image contrastmodel of non line of sight imaging based on laser range gated imaging[J].Optical Engineering,2014,53(6):061610.

[10] 金偉其,高紹殊,王吉暉,等.基于光電成像系統(tǒng)最小可分辨對(duì)比度的擴(kuò)展源目標(biāo)作用距離模型[J].光學(xué)學(xué)報(bào),2009, 29(6):1552-1556.

JINWei-qi,GAO Shao-shu,WANG Ji-hui,etal.Amodel to predict range performance of imaging system for extended target based on mininum resolvable contrast[J].Acta Optica Sinica, 2009,29(6):1552-1556.(in Chinese)

[11] Arthur G.Prediction and measurement of minimum resolvable contrast for TV sensors[J].Proceedings of SPIE,1994,2223: 533-542.

[12] Vollmerhausen R H,Jacobs E,Driggers R G.New metric for predicting target acquisition performance[J].Optical Engineering,2004,43(11):2806-2818.

Analysis of Non-line-of-sight Imaging Characteristics Based on Laser Range-gated Imaging

XU Kai-da1,JINWei-qi1,LIU Jing1,GUO Hui2,QIU Su1,2,LILi1,ZHAO Shen-you1
(1.Ministry of Education Key Laboratory of Photoelectronic Imaging Technology and System,School of Optoelectronics, Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,China;
2.National Key Laboratory of Science and Technology on Low Light Level Night Vision,Xi'an 710065,Shaanxi,China)

Laser range-gated imaging systems can obtain the images of targets hidden around a corner by using an intermediary reflective surfacewith certain specular reflection characteristics.This imagingmode is called non-line-of-sight imaging.The target signal irradiance and disturbance radiation on the photodetector of a non-line-of-sight imaging system are analyzed based on themodeling of an intermediary reflective surface,and an image contrastmodel of a non-line-of-sight imaging system is constructed.The effects of the reflective characteristics of an intermediary reflective surface and the distance between the intermediary reflective surface and the target or the detector on the image quality are analyzed in terms of the parameters of a typical non-line-of-sight imaging system.The simulation results show that a laser range-gated imaging system is indispensable for non-line-of-sight imaging with commonly used intermedi-ary reflective surfaceswithout significant specular reflection characteristics,and the distance of the intermediary reflective surface from the target has a significant effect on the non-line-of-sight imaging.When the locations of detector and target are fixed,the non-line-of-sight imaging system can hardly identify the target if the intermediary reflective surface is closer to the target.In practice,the performance of the nonline-of-sight imaging system can bemaximized using an appropriate usage strategy.

optics;laser imaging;range-gated imaging;non-line-of-sight imaging

TN219

A

1000-1093(2014)12-2003-07

10.3969/j.issn.1000-1093.2014.12.011

2014-05-08

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61405013);高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目(20111101110013)

許凱達(dá)(1980—),男,博士研究生。E-mail:xukaida1@sina.com;

金偉其(1961—),男,教授,博士生導(dǎo)師。E-mail:jinwq@bit.edu.cn