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  产业资讯    
美国国家标准与技术研究院利用激光雷达对火焰融化物体进行三维成像
作者:cmh        来源:国防科技信息网 
日期:2018-10-07    阅读次数:26
副标题:

        据 党亚娟 报道,每日航空网2018年8月9日讯,美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究人员利用激光雷达(LADAR),对在火焰中熔化的物体进行了三维成像。 该激光雷达可提供精确、安全、简洁的方法, 用来测量火灾中倒塌建筑物的情况。     
        光学距离测量已在制造业和其他领域得到了应用,它也可能有助于克服火灾中建筑物测量的难题,即由于温度过高无法利用装备在建筑物上的传统机电传感器测量。     
        光学设计期刊称,美国国家标准与技术研究院利用商业激光雷达系统演示了火焰融化物体的测绘,而且,在火焰中还存在了大量变化的烟尘。该试验在 2 米以外,以30微米(百万分之一米)或者更高的精度进行了物体三维表面的测量。该精度水平可满足大多数火灾建筑物研究的应用要求。     
        美国国家标准与技术研究院所进行的演示主要侧重针对巧克力和塑料物体。     
        该项目组长艾丝特-鲍曼称, 其需要的物体是融化过程不会太快或太慢,但仍然能看到效果,而他本身又比较偏爱巧克力。     
        激光雷达在穿透火焰成像方面,具有多种优势。一是技术灵敏度高,即使火焰中有少量烟,也能对物体成像。二是作用距离足够远,使雷达设备在大火中不会受到太大伤害。三是雷达系统是紧凑型和便携式,依赖光纤和简单光电探测器。    
        在三维制图系统中,激光光束连续地扫过一定范围的光频率。     
        原始激光输出结合了目标的反射光。检测发出信号并通过数字信号处理分析电压,生成相当于距离的时滞数据。(原始信号与目标接收到的信号的频率差随着距离的增大而增加。)     
        研究人员成功地利用激光雷达去测量和绘制三维“点云”(点为构成图像的立体元素),即使是在具有强信号散射和失真火灾环境中。为了进行对比试验,研究小组制作了巧克力融化的视频和更复杂的塑料骨架图像。     
        针对融化的巧克力,每个激光雷达的绘图由 7500 个点组成,这足以捕捉巧克力的变形过程。利用传统的视频工具,几乎是看不见塑料骨架的,但是三维“点云”可以显现隐藏在火焰后面的复杂形状,包括胸廓和臀部的细节。     
        研究人员认为,激光雷达的速度足以克服信号失真的问题,并且激光光束由于火焰引起的偏转可通过随时间对信号的平均来调节,以保持较高的精度。     
        最初的实验是在科罗拉多大学博尔德分校,利用实验室燃烧器50毫米宽的火焰。初步结果表明,激光雷达技术是可用于较大的目标和火灾。     
        目前,美国国家标准与技术研究院正计划扩大实验的规模,首先要穿透 1 米宽的火焰绘制物体三维图像,如果进展顺利,将对更大的建筑物火灾进行定量观察。
    

    
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