多光谱激光雷达可以直接有效地获取包含光谱信息的激光点云,已成为激光雷达成像技术发展的新趋势。这种新型的多光谱激光雷达所获取的点云具有更丰富的光谱和色彩信息,同时也对点云的数据质量提出了更高的要求,其中点云去噪成为提高数据质量的关键。传统的单色点云去噪算法主要是利用空间信息对噪声进行去除,但是不适用于多光谱激光雷达点云。提出了一种基于颜色聚类的多光谱激光雷达点云去噪算法。首先,根据多光谱激光雷达获取的光谱信息反演出包含颜色信息的点云;其次,利用色差将点云进行聚类,经过聚类后每一簇中噪声点的密度小于真实点;最后,在每一簇中对噪声进行识别和去除。研究结果表明,所提算法能够有效地去除多光谱激光雷达点云中的噪声,对地物识别的精度达到95%以上。

随着激光雷达成像技术的发展,采用超连续谱激光作为光源的多光谱激光雷达系统可同步探测多个光谱通道的回波信号,从而可直接获取具有空间-光谱信息一体化的点云数据。对于多光谱激光雷达点云数据,采用强度校正、色彩重建和色彩优化方法并通过多光谱激光雷达的强度校正模型从原始点云中获取精确的点云强度;通过色彩重建方法来获取彩色点云,并采用多项式回归算法来优化点云的色彩信息。实验结果表明,所提方法可以有效校正距离和角度效应对强度的影响,可以获取近似真实场景的彩色点云;经过色彩的优化处理,进一步提高彩色点云的质量,使其与真实场景之间的色差降低到人眼可接受的误差范围(色差小于10)。

多光谱全波形激光雷达可同时获取隐含光谱信息在内的全波形综合信息，波形分解是影响多种回波参数反演精度的关键技术。提出了一种适用于多光谱激光雷达数据的波形分解方法，对各个通道灵活选择拟合子函数，充分利用多个通道之间的空间相关性，实现对目标的空间位置和光谱信息的精确提取；建立了光谱空间和RGB色彩空间之间的映射关系，实现目标的三维色彩重建。实验测试结果表明：该方法有效克服了环境光干扰，可实现全天时的目标三维色彩重建。通过与现有方法比较，误差标准差和决定系数R2这两个误差评估指数均验证了所提出的方法具有更高的测距精度和色彩信息反演精度。另外，实验结果验证了实验测试结果表明：该方法可实现全天时的目标三维色彩重建，有效克服了弱回波信号丢失、环境光干扰等影响，通过设定最佳脉冲累积数可有效提高兼顾了目标的测距精度和色彩信息反演数据处理精度和扫描效率。未来可通过优化激光探测波段，将该方法拓展到其他激光雷达系统上，进一步提高目标三维色彩重建精度。

提出一种多通道单脉冲激光能量变化的监测方法,用于实时监测脉冲激光的状态。首先采用多合一光纤束,对待测激光进行取样;再经过消色差透镜将光纤合束端面成像到CMOS图像传感器的感光面,通过软件获取光斑图像并提取不同光斑的灰度值,以表征脉冲激光能量;最后根据各待测激光总能量大小对灰度值进行标定,即可实现不同位置处激光能量变化的同时在线监测。利用该方法,对全高程全天时大气探测激光雷达系统中1064,532,589nm激光以及脉冲染料激光器中自发辐射 (ASE) 荧光的单脉冲能量变化进行了长时间同时在线监测,得到了激光雷达运行过程中这4束光单脉冲能量的变化情况,并根据监测结果计算了倍频晶体的倍频效率、脉冲染料激光器的转换效率及ASE比例系数。该研究为需要对多路激光单脉冲能量变化进行同时在线监测的光电系统提供了一种有效的解决方法。