doi: 10.17586/2226-1494-2021-21-3-311-319


УДК 535.2

Концепция фотограмметрической обработки данных непрямой оптической локации

Григорьев А.Н., Алтухов А.И., Коршунов Д.С.


Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования:
Григорьев А.Н., Алтухов А.И., Коршунов Д.С. Концепция фотограмметрической обработки данных непрямой оптической локации // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2021. Т. 21, № 3. С. 311–319. doi: 10.17586/2226-1494-2021-21-3-311-319


Аннотация
Предмет исследования. Рассмотрен метод проектирования линзы бокового свечения, работающей с одиночным светодиодным источником света и обеспечивающей формирование узкого светового пучка в горизонтальном направлении в пределах 360°. Метод. При проектировании использован метод композиции, который применяется для синтеза исходной конструкции систем, формирующих изображение. В работе данный подход применен к синтезу системы, задача которой заключается в обеспечении определенной формы и характеристик светового пучка. Этап выбора принципиальной конструкции и синтеза для неизображающей оптики особенно важен, для которой характерно применение так называемой локальной оптимизации. Результат оптимизации в данном случае существенно зависит от исходной системы. В связи с этим особенно важным является этап формирования начального приближения системы. При этом метод композиции может обеспечить наиболее эффективный выбор начального приближения для проектирования линзы бокового свечения. Основные результаты. Показано применение метода композиции и теории аберраций в области синтеза принципиальной схемы линзы бокового свечения. Приведено описание метода выбора ключевых параметров системы. Представлены соотношения для предварительной оценки характеристики проектируемой системы без использования трудоемких процедур расчета или оптимизации. Предложенный подход позволяет обеспечить выбор начальной точки системы для дальнейшей оптимизации, а также добиться высокой эффективности использования светового потока оптической системой линзы до 90 %. Это достигается только за счет оптимального размера зон, на которые разделяется пучок, а также за счет оптимального выбора параметров образующей кривой. При этом профиль линзы формируется двумя зонами, в каждой из которых профиль представляет собой кривую второго порядка, которую можно описать малым числом параметров, что удобно на этапе компоновки. Практическая значимость. Рассмотренный метод может найти применение при проектировании подобных систем, а также применяться на этапе предварительной оценки достижимых характеристик, что может существенно ускорить процесс разработки.

Ключевые слова: непрямая оптическая локация, оптическое излучение, трехмерное изображение

Список литературы
1.      Heide F., Diamond S., Lindell D.B., Wetzstein G. Sub-picosecond photon-efficient 3D imaging using single-photon sensors // Scientific Reports. 2018. V. 8. N 1. P. 17726. doi: 10.1038/s41598-018-35212-x
2.      McCarthy A., Krichel N., Gemmell N., Ren X., Tanner M., Dorenbos S., Zwiller V., Hadfield R., Buller G. Kilometer-range, high resolution depth imaging via 1560 nm wavelength single-photon detection // Optics Express. 2013. V. 21. N 7. P. 8904–8915. doi: 10.1364/OE.21.008904
3.      Pawlikowska A., Halimi A., Lamb R., Buller G. Single-photon three-dimensional imaging at up to 10 kilometers range // Optics Express. 2017. V. 25. N 10. P. 11919–11931. doi: 10.1364/OE.25.011919
4.      Shin D., Kirmani A., Goyal V.K., Shapiro J.H. Photon-efficient computational 3-D and reflectivity imaging with single-photon detectors // IEEE Transactions on Computational Imaging. 2015. V. 1. N 2. P. 112–125. doi: 10.1109/TCI.2015.2453093
5.      Warburton R., Aniculaesei C., Clerici M., Altmann Y., Gariepy G., McCracken R., Reid D., McLaughlin S., Petrovich M., Hayes J., Henderson R., Faccio D., Leach J. Observation of laser pulse propagation in optical fibers with a SPAD camera // Scientific Reports. 2017. V. 7. P. 43302. doi: 10.1038/srep43302
6.      Gariepy G., Krstajic N., Henderson R., Li C., Thomson R.R., Buller G.S., Heshmat B., Raskar R., Leach J., Faccio D. Single-photon sensitive light-in-fight imaging // Nature Communications. 2015. V. 6. P. 6021. doi: 10.1038/ncomms7021
7.      Gariepy G., Tonolini F., Henderson R., Leach J., Faccio D. Detection and tracking of moving objects hidden from view // Nature Photonics. 2016. V. 10. P. 23–26. doi: 10.1038/nphoton.2015.234
8.      Chen Z., Liu B., Guo G. Adaptive single photon detection under fluctuating background noise // Optics Express. 2020. V. 28. N 20. P. 30199–30209. doi: 10.1364/OE.404681
9.      Григорьев А.Н., Алтухов А.И., Коршунов Д.С. Подход к ведению аэросъемки местности с использованием компоновки оптико-электронных камер // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2020. Т. 20. № 3. С. 318–326. doi: 10.17586/2226-1494-2020-20-3-318-326
10.   Алтухов А.И., Шабаков Е.И., Коршунов Д.С. Метод повышения контраста изображений в условиях съемки Земли из космоса // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 4. С. 573–580. doi: 10.17586/2226-1494-2018-18-4-573-580
11.   Korotaev V.V., Maraev A.A. Sources and Detectors of Optical Radiation. St. Petersburg: ITMO University, 2017. 104 p.
12.   Горбачёв А.А., Коротаев В.В., Ярышев С.Н. Твердотельные матричные фотопреобразователи и камеры на их основе. СПб.: НИУ ИТМО, 2013. 98 с.
13.   Buttafava M., Zeman J., Tosi A., Eliceiri K., Velten A. Non-line-of-sight imaging using a time-gated single photon avalanche diode // Optics Express. 2015. V. 23. N 16. P. 20997–21011. doi: 10.1364/OE.23.020997
14.   Григорьев А.Н., Алтухов А.И., Коршунов Д.С. Подход к получению изображений объектов на основе данных непрямой лазерной локации // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2021. Т. 21. № 1. С. 31–39. doi: 10.17586/2226-1494-2021-21-1-31-39
15.   Velten A., Willwacher T., Gupta O., Veeraraghavan A., Bawendi M.G., Raskar R. Recovering three-dimensional shape around a corner using ultrafast time-of-flight imaging // Nature Communications. 2012. V. 3. P. 745. doi: 10.1038/ncomms1747
16.   Vasilev A.S., Korotaev V.V. Research of the fusion methods of the multispectral optoelectronic systems images // Proceedings of SPIE. 2015. V. 9530. P. 953007. doi: 10.1117/12.2184554
17.   Алтухов А.И., Коршунов Д.С. Метод поиска изменений состояния земной поверхности по разновременным космическим снимкам // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 3. С. 410–416. doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-3-410-416


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2021 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика