基于光子计数激光雷达的自适应门控抑噪及三维重建算法

doi:10.7498/aps.71.20211697

OPT OpenIR > 光电跟踪与测量技术研究室

	基于光子计数激光雷达的自适应门控抑噪及三维重建算法
其他题名	Noise reduction and 3D image restoration of single photon counting LiDAR using adaptive gating
	陈松懋 1,2,3; 苏秀琴1,2 ; 郝伟 1,2; 张振扬 1,2,4; 汪书潮1,2,4 ; 朱文华 1,2,4; 王杰 1,2,4
作者部门	光电跟踪与测量技术研究室
	2022-05-20
发表期刊	物理学报
ISSN	10003290
卷号	71 期号:10
产权排序	1
摘要	光子计数激光雷达技术具有极高的探测灵敏度与时间分辨率,是极端条件下高精度目标信息获取的重要手段.由于该技术通过探测单光子级的回波能量实现对目标信息的三维重建,因此极易受噪声干扰,导致成像质量严重降低.基于高速电子门控的距离选通技术虽然可以有效抑制噪声,但存在参数设计依靠经验、目标检测区间窄等问题.本文提出一种在宽目标检测区间条件下的目标信息提取及三维重建方法,首先通过对三维回波信息的获取机理及其概率模型进行分析,获取目标信息分布范围并通过算法门控提取有效信息;再采用高效的图像重建算法进一步提升三维重建的质量,从而具有比基于纯硬件的去噪方法更强的抑噪能力.实验结果显示,在平均像素光子数仅为3.020,且信号噪声比仅为0.106的极端条件下,本文提出的目标信息提取方法可将信号噪声比提升19.330倍;再配合高效的图像重建算法,距离图像的重建信噪比相比于传统的互相关算法提升了33.520 d B,大幅提升了强噪声环境下高精度目标信息获取的能力.
关键词	单光子成像光子计数激光雷达噪声抑制图像重建
DOI	10.7498/aps.71.20211697
收录类别	SCI ; EI ; CSCD
语种	中文
WOS记录号	WOS:000808420900016
CSCD记录号	CSCD:7333907
EI入藏号	20222312193194
引用统计	被引频次：1[WOS] [WOS记录] [WOS相关记录] 被引频次：1[CSCD] [CSCD记录]
文献类型	期刊论文
条目标识符	http://ir.opt.ac.cn/handle/181661/96002
专题	光电跟踪与测量技术研究室
通讯作者	郝伟
作者单位	1.中国科学院西安光学精密机械研究所中国科学院空间精密测量技术重点实验室 2.海洋观测与探测联合实验室(西安光机所部分)青岛海洋科学与技术试点国家实验室 3.山西大学极端光学协同创新中心 4.中国科学院大学
第一作者单位	中国科学院西安光学精密机械研究所
通讯作者单位	中国科学院西安光学精密机械研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	陈松懋,苏秀琴,郝伟,等. 基于光子计数激光雷达的自适应门控抑噪及三维重建算法[J]. 物理学报,2022,71(10).
APA	陈松懋.,苏秀琴.,郝伟.,张振扬.,汪书潮.,...&王杰.(2022).基于光子计数激光雷达的自适应门控抑噪及三维重建算法.物理学报,71(10).
MLA	陈松懋,et al."基于光子计数激光雷达的自适应门控抑噪及三维重建算法".物理学报 71.10(2022).

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基于光子计数激光雷达的自适应门控抑噪及三（2574KB）	期刊论文	作者接受稿	限制开放	CC BY-NC-SA	请求全文