基于随机森林的条纹管激光雷达回波分类研究
发布时间：2020-12-13 08:05
条纹管激光雷达作为具有研究前景的激光雷达之一,可以在全波形采样的基础上,同时获取多个探测区域及目标的高精度三维信息,在机载激光雷达测绘领域具备广阔的发展前景。在实地测绘过程中,条纹管激光雷达系统每秒获得的回波数据可以达到几百兆,使得高速海量回波数据的分析和处理成为目前的重点研究方向。而现有的分类识别方法是针对条纹回波数据反演出的点云数据进行分类和识别工作,这种二次数据处理方法降低了雷达数据的准确性和时效性,对后期雷达应用推广产生了一定影响。因此,针对条纹管激光雷达回波数据及图像的直接分类提取研究是必要的。随着机器学习以及深度学习的发展,越来越多的机器学习方法被引入到图像处理领域,解决如图像识别、图像分类等任务。其中随机森林算法是在决策树算法的基础上融合了集成学习方法得到的强分类器,在分类任务和回归任务中均有出色表现。本文基于随机森林算法,提出了直接对原始条纹回波信号进行分类处理,并结合图像识别技术提出了对条纹图像中的目标区域进行单独提取和归类的方法。该方法结合了随机森林算法的快速性和抗干扰能力,较好的解决了现有条纹回波数据二次分类方法时效性和准确性较差的问题,在对不同地形的分类任务中都...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1条纹管成像系统示意图[9]
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-信号时序进行同步记录。2002年，以该系统为探测器的机载激光雷达对海洋底及隐藏在树冠后的目标进行了成像。图1-2海洋中的矿井目标成像[10]2003年，A.J.Nevis等[11]进一步将可实现距离分辨成像的条纹管激光雷达应用于水下目标的探测中，通过使用两台条纹相机拼接成像得到了水下一轮胎目标的距离像。并提出了将原始回波数据的波峰位置作为目标距离，峰值高度作为目标强度，将三维像数据转化增强为二维强度图和距离图。在2005年后，已有条纹管激光雷达用于军事装备，如美军MH-60S直升机就装载了以条纹管激光雷达为探测器的AN/AES-1机载激光水雷探测系统，该系统使用条纹管成像测距传感器对水面及靠近水面的水雷和其他目标进行探测、分类和定位[12]。图1-3装载条纹管激光雷达探测系统的MH-60S直升机[12]1.2.2条纹管激光雷达国内研究进展国内的条纹管激光雷达技术起步较晚，2004年，赵宝升和陈敏[13]针对国内的技术空白，对单狭缝扫描条纹管激光雷达系统的成像原理进行了介绍。2005年，哈尔滨工业大学王骐教授课题组对条纹管激光雷达探测系统展开了深入研究。2007年，王骐和刘金波等[14]详细分析了条纹管激光成像器的系统组成和工
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-信号时序进行同步记录。2002年，以该系统为探测器的机载激光雷达对海洋底及隐藏在树冠后的目标进行了成像。图1-2海洋中的矿井目标成像[10]2003年，A.J.Nevis等[11]进一步将可实现距离分辨成像的条纹管激光雷达应用于水下目标的探测中，通过使用两台条纹相机拼接成像得到了水下一轮胎目标的距离像。并提出了将原始回波数据的波峰位置作为目标距离，峰值高度作为目标强度，将三维像数据转化增强为二维强度图和距离图。在2005年后，已有条纹管激光雷达用于军事装备，如美军MH-60S直升机就装载了以条纹管激光雷达为探测器的AN/AES-1机载激光水雷探测系统，该系统使用条纹管成像测距传感器对水面及靠近水面的水雷和其他目标进行探测、分类和定位[12]。图1-3装载条纹管激光雷达探测系统的MH-60S直升机[12]1.2.2条纹管激光雷达国内研究进展国内的条纹管激光雷达技术起步较晚，2004年，赵宝升和陈敏[13]针对国内的技术空白，对单狭缝扫描条纹管激光雷达系统的成像原理进行了介绍。2005年，哈尔滨工业大学王骐教授课题组对条纹管激光雷达探测系统展开了深入研究。2007年，王骐和刘金波等[14]详细分析了条纹管激光成像器的系统组成和工
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进随机森林算法的图像分类应用[J]. 张志禹,吉元元,满蔚仕. 计算机系统应用. 2018(09)
[2]条纹原理激光雷达成像仿真及实验[J]. 董志伟,张伟斌,樊荣伟,李旭东,陈德应,于欣. 红外与激光工程. 2016(07)
[3]条纹管激光雷达回波噪声特性研究[J]. 董志伟,张瑞环,张伟斌,陈默然,李旭东,樊荣伟,闫仁鹏,陈德应,于欣,王正国. 光学学报. 2016(09)
[4]新型选通成像激光告警技术的发展[J]. 张欣,李延胜. 舰船电子工程. 2015(06)
[5]一种基于类别不平衡数据的层次分类模型[J]. 施培蓓,刘贵全,汪中,卫兵. 中国科学技术大学学报. 2015(01)
[6]激光雷达的应用及发展趋势[J]. 赵一鸣,李艳华,商雅楠,李静,于勇,李凉海. 遥测遥控. 2014(05)
[7]条纹管成像激光雷达距离模型的研究[J]. 马晨宁,韩绍坤,赵文,王平. 北京理工大学学报. 2012(06)
[8]条纹管成像激光雷达条纹数据提取算法[J]. 马晨宁,赵文,韩绍坤,王平. 中国激光. 2012(04)
[9]随机森林方法研究综述[J]. 方匡南,吴见彬,朱建平,谢邦昌. 统计与信息论坛. 2011(03)
[10]条纹管激光成像雷达水下探测成像研究进展[J]. 孙剑峰,郜键,魏靖松,王骐. 红外与激光工程. 2010(05)
博士论文
[1]随机森林算法优化研究[D]. 曹正凤.首都经济贸易大学 2014
[2]随机森林及其在遥感影像处理中应用研究[D]. 雷震.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]波形采样激光雷达点云数据的均匀化处理研究[D]. 孙立羽.哈尔滨工业大学 2018
[2]条纹原理激光雷达回波信号提取技术研究[D]. 张瑞环.哈尔滨工业大学 2017
[3]随机森林的特征选择和模型优化算法研究[D]. 雍凯.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：2914215
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1条纹管成像系统示意图[9]
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-信号时序进行同步记录。2002年，以该系统为探测器的机载激光雷达对海洋底及隐藏在树冠后的目标进行了成像。图1-2海洋中的矿井目标成像[10]2003年，A.J.Nevis等[11]进一步将可实现距离分辨成像的条纹管激光雷达应用于水下目标的探测中，通过使用两台条纹相机拼接成像得到了水下一轮胎目标的距离像。并提出了将原始回波数据的波峰位置作为目标距离，峰值高度作为目标强度，将三维像数据转化增强为二维强度图和距离图。在2005年后，已有条纹管激光雷达用于军事装备，如美军MH-60S直升机就装载了以条纹管激光雷达为探测器的AN/AES-1机载激光水雷探测系统，该系统使用条纹管成像测距传感器对水面及靠近水面的水雷和其他目标进行探测、分类和定位[12]。图1-3装载条纹管激光雷达探测系统的MH-60S直升机[12]1.2.2条纹管激光雷达国内研究进展国内的条纹管激光雷达技术起步较晚，2004年，赵宝升和陈敏[13]针对国内的技术空白，对单狭缝扫描条纹管激光雷达系统的成像原理进行了介绍。2005年，哈尔滨工业大学王骐教授课题组对条纹管激光雷达探测系统展开了深入研究。2007年，王骐和刘金波等[14]详细分析了条纹管激光成像器的系统组成和工
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-信号时序进行同步记录。2002年，以该系统为探测器的机载激光雷达对海洋底及隐藏在树冠后的目标进行了成像。图1-2海洋中的矿井目标成像[10]2003年，A.J.Nevis等[11]进一步将可实现距离分辨成像的条纹管激光雷达应用于水下目标的探测中，通过使用两台条纹相机拼接成像得到了水下一轮胎目标的距离像。并提出了将原始回波数据的波峰位置作为目标距离，峰值高度作为目标强度，将三维像数据转化增强为二维强度图和距离图。在2005年后，已有条纹管激光雷达用于军事装备，如美军MH-60S直升机就装载了以条纹管激光雷达为探测器的AN/AES-1机载激光水雷探测系统，该系统使用条纹管成像测距传感器对水面及靠近水面的水雷和其他目标进行探测、分类和定位[12]。图1-3装载条纹管激光雷达探测系统的MH-60S直升机[12]1.2.2条纹管激光雷达国内研究进展国内的条纹管激光雷达技术起步较晚，2004年，赵宝升和陈敏[13]针对国内的技术空白，对单狭缝扫描条纹管激光雷达系统的成像原理进行了介绍。2005年，哈尔滨工业大学王骐教授课题组对条纹管激光雷达探测系统展开了深入研究。2007年，王骐和刘金波等[14]详细分析了条纹管激光成像器的系统组成和工
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进随机森林算法的图像分类应用[J]. 张志禹,吉元元,满蔚仕. 计算机系统应用. 2018(09)
[2]条纹原理激光雷达成像仿真及实验[J]. 董志伟,张伟斌,樊荣伟,李旭东,陈德应,于欣. 红外与激光工程. 2016(07)
[3]条纹管激光雷达回波噪声特性研究[J]. 董志伟,张瑞环,张伟斌,陈默然,李旭东,樊荣伟,闫仁鹏,陈德应,于欣,王正国. 光学学报. 2016(09)
[4]新型选通成像激光告警技术的发展[J]. 张欣,李延胜. 舰船电子工程. 2015(06)
[5]一种基于类别不平衡数据的层次分类模型[J]. 施培蓓,刘贵全,汪中,卫兵. 中国科学技术大学学报. 2015(01)
[6]激光雷达的应用及发展趋势[J]. 赵一鸣,李艳华,商雅楠,李静,于勇,李凉海. 遥测遥控. 2014(05)
[7]条纹管成像激光雷达距离模型的研究[J]. 马晨宁,韩绍坤,赵文,王平. 北京理工大学学报. 2012(06)
[8]条纹管成像激光雷达条纹数据提取算法[J]. 马晨宁,赵文,韩绍坤,王平. 中国激光. 2012(04)
[9]随机森林方法研究综述[J]. 方匡南,吴见彬,朱建平,谢邦昌. 统计与信息论坛. 2011(03)
[10]条纹管激光成像雷达水下探测成像研究进展[J]. 孙剑峰,郜键,魏靖松,王骐. 红外与激光工程. 2010(05)
博士论文
[1]随机森林算法优化研究[D]. 曹正凤.首都经济贸易大学 2014
[2]随机森林及其在遥感影像处理中应用研究[D]. 雷震.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]波形采样激光雷达点云数据的均匀化处理研究[D]. 孙立羽.哈尔滨工业大学 2018
[2]条纹原理激光雷达回波信号提取技术研究[D]. 张瑞环.哈尔滨工业大学 2017
[3]随机森林的特征选择和模型优化算法研究[D]. 雍凯.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：2914215
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