面對遠距離小目標，常規(guī)探測手段往往只能對其定位，看到的目標只是一個點。而有些特殊需求下，需要掌握其面特征甚至體特征，實現(xiàn)運動目標認知，此時迫切需要發(fā)展超分辨成像手段。國防科技大學脈沖功率激光技術國家重點實驗室主任胡以華教授團隊，繼2022年實現(xiàn)10千米距離上優(yōu)于2厘米分辨率的國內外報道最高水平的反射層析激光雷達超分辨二維成像的基礎上，近期實現(xiàn)了三維超分辨成像的重大突破。實現(xiàn)10千米距離2.0×2.0×3.5厘米分辨率的三維超分辨成像反射層析激光雷達實現(xiàn)二維成像的原理日趨成熟，國內外也開展了相關的實驗研究，但是實現(xiàn)三維成像的原理和方法在國內外未見報道。團隊創(chuàng)新性地提出了反射層析激光雷達三維成像技術架構，建立了激光探測的多角度多視場交疊取樣、窄脈沖激光回波的高速高保真采集及圖像重構融合處理方法，研制出反射層析激光雷達三維成像實驗系統(tǒng)，在合肥紫蓬山地區(qū)開展了距離為10.38 km的外場實驗，實現(xiàn)目標圖像的三維超分辨重構。實驗中，在山上(31°43′28″N, 116°59′55″E)的百米高實驗塔上分別設置兩類目標：1）高度75 cm、寬度30 cm的立體組合件，如圖1 (a)所示；2）多塊厚度1.7 cm、斷面面積不同的塊狀體構成的從下到上間距9 cm到2 cm遞減、面積漸小的60°傾斜角梯形立體分辨率測試靶，如圖1 (b)所示。成像實驗系統(tǒng)布置在該市華南城(31°46′20″N, 117°5′35″E)樓上，如圖1 (c)所示。在多種實驗環(huán)境和實驗參數(shù)設置下，成功獲得了如圖2 (b)、圖2 (d)所示的立體目標三維超分辨成像結果。(c) 反射層析激光雷達三維成像實驗系統(tǒng)經第三方專家現(xiàn)場實測，在10.38 km距離上，環(huán)繞平面成像分辨率優(yōu)于2 cm，環(huán)繞軸向分辨率優(yōu)于3.5 cm。根據(jù)反射層析激光雷達成像的原理，只要激光脈沖回波信噪比足夠，其三維成像分辨率與光學孔徑、作用距離、激光發(fā)散角相對無關，因此，本實驗為實現(xiàn)千千米超遠距離微小目標的三維成像奠定了基礎。該實驗系統(tǒng)光學孔徑為260 mm，相同孔徑的光學成像系統(tǒng)衍射極限角約為5 μrad，對應10 km處常規(guī)光學成像的極限分辨率約為5 cm。本成果取得了超過同口徑光學成像衍射極限的遠距離小目標超分辨成像能力，其成像分辨率居激光成像領域國內外最優(yōu)水平，特別是通過獨創(chuàng)的技術手段和處理算法首次得到立體目標結構的十千米距離厘米級超分辨三維成像結果。國防科技大學電子對抗學院胡以華教授科研團隊長期致力于運動目標精確激光探測和光電對抗等領域方向理論與應用研究，圍繞目標的激光三維成像、反射層析激光雷達成像、大氣擾動激光探測、相干探測、光子探測以及量子糾纏探測方法，取得了一系列研究成果，為空天弱暗目標遠距離探測、高精度定位和多維信息獲取提供新型技術手段。團隊先后出版專著《激光成像目標偵察》、《目標衍生屬性光電偵察技術》、《Theory and Technology of Laser Imaging based Target Detection》和《激光相干探測應用理論方法》，公開發(fā)表學術論文300余篇，授權發(fā)明專利70余項，獲國家技術發(fā)明二等獎2項、國家教學成果二等獎2項、安徽省重大科技成就獎、省部級科技一等獎8項。團隊帶頭人，國防科技大學電子對抗學院胡以華教授，脈沖功率激光技術國家重點實驗室主任，光學工程學科首席專家，中國光學學會會士，安徽省科學技術協(xié)會兼職副主席。長期從事光電探測與對抗領域研究，取得多項系統(tǒng)性創(chuàng)新成果。
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