一种自适应扫描的三维成像方法技术

本发明专利技术属于激光雷达技术领域，具体公开了一种自适应扫描的三维成像方法。本发明专利技术采用自适应扫描的方法解决了大背景情况下激光雷达采集时间过长的问题，采用创新的正则化去噪模型实行三维重建，得到了较好的深度图。主要包括以下步骤：步骤1、采用可调光斑大小激光雷达实现预扫描和光斑先验；步骤2、生成空间模糊核和扫描区域矩阵；步骤3、根据扫描矩阵确定具体的扫描区域进行单光子数据采集；步骤4、构建正则化去噪最优化函数模型；步骤5、将实验数据经过正则化去噪实现三维重建，恢复出深度图。恢复出深度图。恢复出深度图。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应扫描的三维成像方法


[0001]本专利技术属于激光雷达
，具体涉及基于一种自适应扫描的三维成像方法。

技术介绍

[0002]传统的三维成像激光雷达是常见的主动光学三维成像系统，已被广泛应用于工业、科学研究乃至国防领域。然而，随着高灵敏度光子探测技术和高精度电子学计时技术日趋成熟，以时间相关单光子计数三维成像技术为代表的激光雷达技术已逐渐成为远距离成像、目标识别领域的发展趋势。
[0003]虽然单光子计数雷达能够响应单光子水平的回波光子信号，但是采用单光子计数体制之后，在提高探测灵敏度的同时，源于光粒子性的散噪声，以及环境背景噪声和探测器暗记数的影响变得不可忽略，从而需要增加照射时间以提高回波光子的信噪比，大大降低了成像的性能，严重影响该技术在实际中的应用。在大背景目标识别领域中，人们往往只关心目标区域的光子探测。由于背景区域的反射率低，距离远等特点，在相同的采集时间内，背景区域往往只能采集到很少量的光子，对目标成像不起太大作用。同时，由于大部分激光雷达使用扫描模式，光斑的实际大小与像素间隔实际大小的关系也会对成像产生影响本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应扫描的三维成像方法，其特征在于，包括如下步骤:步骤1，采用激光雷达进行预扫描，记录每个像素光子计数以及光子到达时间，生成预扫描光子计数三维矩阵；同时进行先验光斑检测，获取预扫描期间内的光斑能量分布；步骤2，根据预扫描光子计数三维矩阵和预扫描期间内的光斑能量分布形成空间模糊核h；步骤3，通过预扫描光子计数三维矩阵得到通过预扫描光子计数直方图，获取各个像素的光子计数，选取高于光子数阈值的像素作为扫描区域，将扫描区域记录在扫描矩阵M中；步骤4，根据扫描矩阵M定位精细扫描目标像素，进行单光子数据的收集，生成三维单光子计数直方图步骤5，构建正则化去噪最优化函数模型，用于对步骤4中的三维单光子计数直方图进行去噪，实现三维重建，恢复出深度图；所述正则化去噪最优化函数与空间模糊核h相关。2.根据权利要求1所述一种自适应扫描的三维成像方法，其特征在于，步骤2中，根据预扫描光子计数三维矩阵和预扫描期间内的光斑能量分布形成空间模糊核h，具体为：所述空间模糊核是基于平面卷积核和时间卷积核张量积组成，其中，平面卷积核采用平面核函数矩阵h
p
表示，时间卷积核采用时间核函数矩阵h
t
表示；空间模糊核表示为：对光斑能量分布作归一化操作，得到平面分布函数h
xy
，通过像素点间实际距离带入函数h
xy
进行估算得到平面核函数矩阵h
p
；对预扫描光子计数三维直方图中光子数最多的像素，获取该像素位置的光子计数直方图，采用分段指数函数对直方图进行拟合，得到对应拟合函数h
t
’
，再对拟合函数h
t
’
归一化得到时间核函数矩阵h
t
。3.根据权利要求1所述一种自适应扫描的三维成像方法，其特征在于，步骤3中,扫描矩阵M是有0和1组成的逻辑矩阵，当像素(i,j)的预扫描光子数大于光子数阈值时，M
i,j
＝1,代表该像素需要进行精细扫描，否则M
i,j
＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琴，陆铮，李剑，刘洋榕，廖梓栋，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：