为了抑制激光测距仪采集3维距离图像的噪声与畸变, 提出了一种各向异性自适应平滑去噪方法。该方法集成了随机信号处理和尺度空间表述技术, 根据邻域点构建特征估计模型, 对距离图像中局部区域内测量点间的流形拓扑关系进行预测, 并利用无嗅采样技术计算原始图像和估计模型间的马氏距离作为相似性测度构建卷积滤波核, 实现三维距离图像各向异性扩散平滑去噪。通过该方法能够有效抑制原始图像发生的变形或偏移, 在抑制噪声的同时突出主要特征。试验结果表明: 在噪声方差为4.0×10-4 m2时, 经自适应平滑处理后的图像的峰值信噪比增益达16.41 dB, 均方误差减小66.16%。本文方法能够有效提高三维距离图像的质量, 为基于激光测距仪的三维环境感知与测量建模提供技术支撑。
三维距离图像 自适应滤波 各向异性扩散 无嗅采样 激光测距仪 three-dimensional range image adaptive smoothing anisotropic diffusion unscented sampling laser rangefinder 光学 精密工程
2019, 27(12): 2693
为了获得目标区域的高精度3-D距离图像, 采用自研带读出电路的雪崩光电二极管(APD)面阵探测器组件, 研制了一台非扫描激光主动成像雷达。雷达采用波长1.064μm脉冲激光泛光照射目标区域, APD面阵探测器组件接收目标漫反射激光回波信号, 经信息处理获得目标区域3-D距离图像, 对典型目标开展了3-D成像实验研究。结果表明, 所研制的非扫描激光主动成像雷达可获得较好的目标区域3-D距离图像, 成像距离达1.2km, 距离分辨率为0.45m, 成像帧频为20Hz。基于APD面阵探测器组件的非扫描激光主动成像雷达技术取得突破。
成像系统 非扫描激光成像雷达 雪崩光电二极管面阵探测器 3维距离图像 imaging system non-scanning imaging lidar avalanche photodiode planar array detector 3-D range image
1 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
2 安徽省电子制约技术重点实验室, 安徽 合肥 230037
3 解放军电子工程学院, 安徽 合肥 230037
激光雷达主动成像有别于各类被动成像的一个显著优势就是可以直接生成目标的距离图像, 与常规光学图像相比距离图像具有一些不同的统计特性, 当距离图像中存在多目标时统计直方图具有明显的多峰结构特征.通过对距离图像统计直方图峰值的提取实现了对距离图像的目标提取, 利用最小外接矩形拟合及目标距离数据获取了目标的实际尺寸、矩形拟合度等信息, 并由此实现了对目标的分类.运用该方法处理实际的距离图像, 达到了预期的目标.
激光雷达 距离图像 直方图 峰值检测 最小外接矩形 目标分类 LADAR range image histogram peak detection minimum enclosing rectangle object classification
