Imageamento a laser de penetração no nevoeiro com estimativa de quantidade única de fótons individuais

GUO Shi-hang ,  

LU Wei ,  

SUN Jian-feng ,  

LIU Di ,  

ZHOU Xin ,  

JIANG Peng ,  

摘要

O lidar tradicional é limitado pela sensibilidade de recepção durante a formação de imagens através do nevoeiro e não pode extrair o sinal do alvo imerso no ruído forte de retroespalhamento, dificultando alcançar o efeito de penetração do nevoeiro. Este artigo propõe um algoritmo de imageamento de penetração no nevoeiro baseado em lidar a laser com fotodiodo avalancha em modo Geiger e método de estimativa de quantidade única. Baseado no modelo de detecção de disparo do modo Geiger, a estimativa de máxima verossimilhança dos fótons do eco obtém a distribuição de retroespalhamento, extrai a posição do eco do alvo, suprime o ruído de retroespalhamento e alcança o objetivo de imageamento de penetração no nevoeiro. Foi construída uma plataforma experimental de imageamento a laser em ambiente interno sob diferentes concentrações e obtidos dados de imageamento de penetração no nevoeiro. Os resultados experimentais mostram que, em comparação com o método de pico e o método de estimativa dupla, o método de estimativa de quantidade única pode restaurar o maior número de pixels do alvo; quando o coeficiente de atenuação é 0,11 m-1, a quantidade de recuperação da informação de distância melhora 8,26% em comparação com o método de pico, enquanto o grau de restauração do alvo diminui 16,22%; quando o coeficiente de atenuação é 0,86 m-1, a quantidade de recuperação da informação de distância melhora 86,86% em comparação com o método de pico e o grau de restauração do alvo aumenta 20,51%; quando o coeficiente de atenuação é 2,37 m-1, a quantidade de recuperação da informação de distância melhora 253,19% em comparação com o método de pico e o grau de restauração do alvo aumenta 53,44%. Quando o coeficiente de atenuação é alto, o método de estimativa de quantidade única tem um grau mais alto de restauração do alvo no processamento de remoção de nevoeiro em nível de sinal.

关键词

Lidar; retroespalhamento; fotodiodo avalanche em modo Geiger; distribuição Gamma; método de estimativa de quantidade única

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