MATLAB数字化全波形激光雷达三维距离图像的复原方法研究
关键词 数字化全波形 高斯分解 三文重建 MFC编程
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Study on Reconstruction Method of Digitalized Full-Waveform Laser’s 3D Range Image
Abstract
The paper is committed to find out a more accurate algorithm to reconstruct the digitalized full-waveform laser’s 3D range image as well as verify the algorithm’s feasibility by simulation.We decompose the return waveform into a serious of gaussian components based on theory analysis.We use least square method to fit the return waveform,thus, we extract information of distance from the data we gain.Analyse the characteristic of the full return waveform,we achieve the reconstraction algorithm of digitalized full-waveform laser’s 3D range image.Also,we should verify that the algorithm is reasonable.We make use of MFC(Microsoft Foundation Class)to realize the algorithm,as well as interface programming.
Keywords Gaussian decomposition Reconstraction Algorithm MFC
目 次
1 引言 1
2 回波高斯分解原理 2
2.1 点或平坦非倾表面回波信号 4
2.2 任意表面回波信号 4
2.3 系统回波信号 6
3 最小二乘拟合算法 8
3.1 多项式拟合简介 8
3.2 以高斯函数为原函数的多项式拟合 9
4激光雷达的扫描机制简介 11
5 重建算法介绍 15
5.1 问题陈述 15
5.2 邻域求交算法 16
5.3 算法合理性分析 17
6 算法实现 21
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献（小三号黑体，居中） 24
附录 ****（MFC框架下） 25
1 引言
数字化全波形激光雷达不同于传统只能接受单次或有限次回波信号的脉冲激光雷达，能够获得激光发射信号在整个飞行时间内，其飞行路径上所有目标反射的回波信号[1]。在隐蔽目标的探测方面具有极大的应用价值，同时由于回波信号包含丰富的目标信息，包括后向散射面的反射率、吸收率，后向散射面的距离、目标大小等信息，使得全波形信号在提高测距精度、点云分类等方面极具潜力。
数字化全波形激光雷达的起源始于2004年奥地利Riegl公司生产的第一套小光斑全波形激光雷达系统，开创了记录完整后向散射回波信号用于目标探测的先河[2]。对于该系统的研究主要集中在回波信号的处理上，包括以高斯函数为核函数进行波形分解，但不能反映出目标对波形的影响，后Chauve等人提出以广义高斯函数为核函数进行波形拟合[3]，以及Persson等人提出期望最大法进行波形分解[4]。本研究致力于提高距离像重建精度，对后向散射面的物理特性不作研究，故以高斯函数为核函数，采用最小二乘法的多项式拟合对回波信号进行拟合。