条纹原理激光雷达回波信号提取技术研究
发布时间：2022-10-15 16:38
激光雷达虽然发展的时间较短,却以其相比于传统的测量技术的独特优势,已经迅速被应用到远程测量、地形探测、无人驾驶避障等方面。条纹原理机载激光雷达作为激光雷达的典型代表,正以其高效性与实用性的特点占领了激光雷达的主流市场,无论是在军用还是民用方面都发挥着重要作用。条纹原理激光雷达也成为各家研究单位研究的热门方向。目前,在硬件方面,条纹原理激光雷达已经实现了飞速的发展;在软件方面,却远远跟不上硬件发展的步伐。尤其是对原始回波信号的前期处理部分,运算量大,难度较高,目前已经成为制约激光雷达整体发展的一个重要因素。基于这样的研究背景,本文对条纹原理激光雷达的原始回波信号的提取技术展开研究,主要分为对条纹原理激光雷达原始回波信号的去噪处理与信息提取两个方面。本文首先阐述了条纹原理激光雷达的工作原理,对激光雷达原始回波信号的噪声的统计特性进行分析,发现其统计结果较符合玻尔兹曼分布。然后针对信号的统计特性对其设计出边缘检测原理去噪算法和分形理论信息提取算法,对算法思想和计算流程进行了详细描述。将边缘检测去噪方法的去噪效果与传统的均值滤波、中值滤波和维纳滤波的去噪结果进行对比;并引入相关评价参数如信噪比...
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 激光雷达数据处理国外研究现状
1.2.2 激光雷达数据处理国内研究现状
1.3 国内外现状分析
1.4 本文的主要内容
第2章 雷达数据处理基本理论
2.1 条纹回波数据特性分析
2.1.1 条纹回波数据的获取
2.1.2 回波信号统计特性
2.1.3 回波信号处理流程
2.2 回波数据降噪基本理论
2.2.1 激光雷达回波信号降噪技术
2.2.2 EDM降噪理论
2.2.3 回波信号去噪效果分析
2.3 激光雷达回波数据提取技术
2.3.1 数学加权法提取
2.3.2 数学拟合法提取
2.3.3 主动轮廓法提取
2.3.4 分形法信号提取
2.4 数据处理研究平台
2.4.1 硬件配置
2.4.2 软件配置
2.5 本章小结
第3章 EDM去噪技术研究
3.1 EDM去噪算法设计
3.2 滤波效果对比分析
3.2.1 弱信号处理效果对比
3.2.2 强信号处理效果对比
3.2.3 滤波效果总结
3.3 边缘检测滤波特性研究
3.3.1 阈值选择分析
3.3.2 窗口选择分析
3.3.3 模板选择分析
3.4 本章小结
第4章 基于分形理论回波信号提取技术研究
4.1 分形法条纹回波信号提取技术
4.1.1 分形理论在图像处理中的应用
4.1.2 分形法目标提取算法设计
4.2 分形法目标提取结果分析
4.2.1 与Snake模型提取法对比
4.2.2 与质心提取算法对比
4.2.3 信号提取效果评价
4.3 分形法提取技术特性研究
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]基于机器视觉的三维测量仪中激光条纹的提取算法[J]. 蔡洋涛,梁雯雯. 新技术新工艺. 2016(01)
[3]机器视觉中激光光带两步提取算法研究[J]. 雷鸣,吴琳琳,刘生锋. 计算机与数字工程. 2015(04)
[4]机载激光雷达（LIDAR）在公路勘察设计中的应用研究[J]. 晏玲,于沉香,张艳军. 测绘技术装备. 2015(01)
[5]Control and image processing for streak tube imaging lidar based on VB and MATLAB[J]. 田兆硕,崔子浩,张丽婷,徐天赐,张延超,付石友. Chinese Optics Letters. 2014(06)
[6]条纹管激光雷达水下目标图像预处理算法[J]. 孙剑峰,刘迪,葛明达,王骐. 中国激光. 2013(07)
[7]机载激光雷达技术在长江三峡工程库区滑坡灾害调查和监测中的应用研究[J]. 刘圣伟,郭大海,陈伟涛,郑雄伟,王圣尧,李显巨. 中国地质. 2012(02)
[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]单狭缝条纹管激光雷达四维成像实验[J]. 魏靖松,王骐,孙剑峰,郜键. 中国激光. 2010(05)
[10]机载激光雷达数据采集及数据处理[J]. 张煜,窦延娟,张晓东. 长江科学院院报. 2010(01)
博士论文
[1]机载激光雷达技术在构造地貌定量化研究中的应用[D]. 陈涛.中国地震局地质研究所 2014
硕士论文
[1]机载激光雷达系统数据处理方法的研究[D]. 冯聪慧.解放军信息工程大学 2007
本文编号：3691658
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 激光雷达数据处理国外研究现状
1.2.2 激光雷达数据处理国内研究现状
1.3 国内外现状分析
1.4 本文的主要内容
第2章 雷达数据处理基本理论
2.1 条纹回波数据特性分析
2.1.1 条纹回波数据的获取
2.1.2 回波信号统计特性
2.1.3 回波信号处理流程
2.2 回波数据降噪基本理论
2.2.1 激光雷达回波信号降噪技术
2.2.2 EDM降噪理论
2.2.3 回波信号去噪效果分析
2.3 激光雷达回波数据提取技术
2.3.1 数学加权法提取
2.3.2 数学拟合法提取
2.3.3 主动轮廓法提取
2.3.4 分形法信号提取
2.4 数据处理研究平台
2.4.1 硬件配置
2.4.2 软件配置
2.5 本章小结
第3章 EDM去噪技术研究
3.1 EDM去噪算法设计
3.2 滤波效果对比分析
3.2.1 弱信号处理效果对比
3.2.2 强信号处理效果对比
3.2.3 滤波效果总结
3.3 边缘检测滤波特性研究
3.3.1 阈值选择分析
3.3.2 窗口选择分析
3.3.3 模板选择分析
3.4 本章小结
第4章 基于分形理论回波信号提取技术研究
4.1 分形法条纹回波信号提取技术
4.1.1 分形理论在图像处理中的应用
4.1.2 分形法目标提取算法设计
4.2 分形法目标提取结果分析
4.2.1 与Snake模型提取法对比
4.2.2 与质心提取算法对比
4.2.3 信号提取效果评价
4.3 分形法提取技术特性研究
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]基于机器视觉的三维测量仪中激光条纹的提取算法[J]. 蔡洋涛,梁雯雯. 新技术新工艺. 2016(01)
[3]机器视觉中激光光带两步提取算法研究[J]. 雷鸣,吴琳琳,刘生锋. 计算机与数字工程. 2015(04)
[4]机载激光雷达（LIDAR）在公路勘察设计中的应用研究[J]. 晏玲,于沉香,张艳军. 测绘技术装备. 2015(01)
[5]Control and image processing for streak tube imaging lidar based on VB and MATLAB[J]. 田兆硕,崔子浩,张丽婷,徐天赐,张延超,付石友. Chinese Optics Letters. 2014(06)
[6]条纹管激光雷达水下目标图像预处理算法[J]. 孙剑峰,刘迪,葛明达,王骐. 中国激光. 2013(07)
[7]机载激光雷达技术在长江三峡工程库区滑坡灾害调查和监测中的应用研究[J]. 刘圣伟,郭大海,陈伟涛,郑雄伟,王圣尧,李显巨. 中国地质. 2012(02)
[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]单狭缝条纹管激光雷达四维成像实验[J]. 魏靖松,王骐,孙剑峰,郜键. 中国激光. 2010(05)
[10]机载激光雷达数据采集及数据处理[J]. 张煜,窦延娟,张晓东. 长江科学院院报. 2010(01)
博士论文
[1]机载激光雷达技术在构造地貌定量化研究中的应用[D]. 陈涛.中国地震局地质研究所 2014
硕士论文
[1]机载激光雷达系统数据处理方法的研究[D]. 冯聪慧.解放军信息工程大学 2007
本文编号：3691658
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