单光子激光雷达所获取的光子事件存在随机分布的特点，使得其激光测距值出现不确定性，从而降低了单光子激光雷达的测距精度。在不减小采样分辨率的情况下，采用累积邻近多光斑的光子事件来构建光子累积直方图，并基于反算的目标响应函数的时间重心来确定激光测距值。针对ICESat-2单光子激光雷达，以测距均方根误差（RMSE）和平均绝对误差（MAE）为性能指标，构建出一种综合考虑陆地地形、累积光斑数目和回波光子数等多因素对其测距误差影响的评估方法。同时，选取ICESat-2过境美国犹他州西瓦利城的某观测条带的随机地形数据进行验证分析。结果表明，所提出的激光测距值解算方法能够使该条带的测距RMSE值由114.25 cm降低到63.84 cm，MAE值由70.97 cm降低到48.52 cm，均优于ICESat-2数据产品提供的137.96 cm RMSE值和97.24 cm MAE值，这对提升单光子激光雷达在陆地区域的测距精度具有一定的借鉴作用。
单光子激光雷达 累积直方图 目标响应函数 测距误差 single-photon lidar cumulative histogram target response function ranging error 红外与激光工程
2020, 49(11): 20200247
1 中国科学院沈阳自动化研究所, 辽宁 沈阳 110016
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
3 中国科学院光电信息处理重点实验室, 辽宁 沈阳 110016
4 辽宁省图像理解与视觉计算重点实验室, 辽宁 沈阳 110016
调制传递函数(MTF)是设计和评价光电成像系统的重要参数，在证明了边缘图像的边缘扩展函数与累积直方图逆函数存在着线性关系的基础上，提出了一种基于统计直方图的MTF测量方法，设计了包括光学系统和探测器的仿真实验，搭建了包括积分球、靶标、平行光管和数字摄像机等装置的物理实验平台，以光电成像系统的设计参数和理论模型得到的理论曲线为参考依据，通过仿真实验和物理实验验证了该方法的有效性。实验结果表明，与传统MTF测量方法相比，该方法克服了成像探测器欠采样引起的相位效应，对刀口倾斜角度变化和噪声具有稳健性，可测量超过采样频率的响应特性。
成像系统 调制传递函数 边缘扩展函数 累积直方图 光学学报
2011, 31(11): 1111004
1 杭州电子科技大学,电子信息学院,浙江,杭州,310018
2 哈尔滨工业大学,光电子技术研究所,可调谐激光技术国家级重点实验室,黑龙江,哈尔滨,150001
形心跟踪算法因为简单、执行速度快而得到广泛采用.然而常规形心跟踪算法因激光雷达图像受到散斑噪声影响而变得不适合.改进算法结合了图像的滤波处理,提高了适用范围.但是这种基于图像灰度均值分割的形心跟踪算法对于小目标图像都会跟踪失败.分析了大目标图像和小目标图像的直方图,指出其均由一个背景的尖峰和目标的拖尾组成,理想的分割阈值点应为尖峰和拖尾的临界点.据此提出了基于累积直方图的形心跟踪算法.此算法以图像的累积直方图拐点为分割阈值,不受目标区面积大小的影响.处理结果表明,对于大目标图像和小目标图像均有较好的效果,并且保持了常规形心跟踪算法执行速度快的特点.
图像处理 激光成像雷达 目标跟踪 形心算法 累积直方图
