学位论文简介

作为新型凝视成像体制雷达，激光关联成像雷达通过对光源进行空间调制，只需要借助一个无空间分辨能力的光电探测器就可以获取目标图像信息。激光关联成像雷达整条链路可分为光源调制、光传输以及回波光信号接收三部分，其中光源调制部分直接决定了其信息获取类型、获取速度以及探测距离，属于整条链路的研究重点。因此，厘清激光关联成像雷达中光源调制的相关问题有利于推进其实用化的进程。本文取得了以下主要创新性研究成果：

(1) 通过设计调制散斑，提出了基于关联成像的LoG算子边缘检测方案以实现激光关联成像雷达无需成像获取目标细节边缘特征。为了进一步提升关联成像的图像信息获取速度，本文提出了可测量散斑演化关联成像。

(2) 设计搭建了可重复平移散斑系统，理论推导了该系统生成的赝热光源中随机散斑间相关系数与毛玻璃的转动距离、赝热光源传输距离之间的关系。针对随机散斑间相关系数导致关联成像质量下降的问题，引入有序子集期望值最大算法来提升图像重建质量。

(3)提出了一套模拟沸腾散斑的数值仿真模型用于模拟动态散射介质。利用所提出模型研究了沸腾散斑的时间积分强度以及相关系数变化对关联成像的影响，并探讨动态散射介质作为激光关联成像雷达光调制器件的理论可行性。

(4) 设计实现了一套能够在太阳入瞳条件下完成测距任务的激光雷达系统。实验室内设计2km等效实验测量了三种不同材料目标(金属铝板、朗伯体、光电开光反射片)的回波特性。整套系统理论距离分辨率为7.5cm，对于地面静止目标的测距精度为0.1m，对于空中无人机挂载目标的测距精度为0.2m。

主要学术成果

[1] Liyu Zhou, Xianwei Huang, Qin Fu, Xuanpengfan Zou, Yanfeng Bai and Xiquan Fu. Fine edge detection in single-pixel imaging. Chinese Optics Letters, 2021, 19(12): 121101. (SCI二区，第一作者)

[2] Liyu Zhou, Yanfeng Bai, Qin Fu, Xianwei Huang, Xiaohui Zhu, Xuanpengfan Zou and Xiquan Fu. Imaging quality improvement of ghost imaging under high correlation coefficient between speckle patterns. Optics Communications, 2023, 545: 129698.(SCI三区，第一作者)

[3] Liyu Zhou, Yanfeng Bai, Qin Fu, Xiaohui Zhu, Xianwei Huang, Xuanpengfan Zou and Xiquan Fu. Measurable speckle gradation Hadamard single-pixel imaging. Chinese Optics Letters, 2024.(已录用, SCI二区，第一作者)