小波去噪提升成像激光雷达仿真信号质量

本文主要探讨了小波去噪技术在成像激光雷达仿真信号处理中的应用。首先，作者设计了成像激光雷达的多种参数，如发射频率、扫描角度等，结合特定的大气模式，生成了一维的激光雷达信号。这一过程体现了大气光学原理在激光雷达信号生成中的核心作用。 接着，通过模拟高斯分布以及考虑实际测量的光束宽度，将一维信号扩展为二维光柱图像，模拟真实环境中的激光雷达回波情况。这个步骤展示了成像激光雷达如何将空间信息与辐射信息相结合，形成三维图像。 为了验证小波去噪的有效性，作者向二维光柱图像中加入了不同强度的高斯白噪声和一定的平均背景噪声，以模拟实际信号采集中的噪声干扰。然后，运用二维小波变换对这些染噪图像进行处理，有效地减小了噪声，保留了有用的信息。结果显示，去噪后的回波信号与原始信号相比，其相对误差控制在±12%以内，这表明了小波去噪方法的稳健性和有效性。 进一步地，研究者利用去噪后的激光雷达信号反演出了气溶胶的消光系数。气溶胶消光系数是衡量大气中颗粒物对激光信号衰减的重要参数，通过这种方法得到的结果与理论输入的大气模式下的消光系数进行了比较。令人满意的是，两者之间的相对误差控制在±15%，而且整体变化趋势保持一致，这强有力地证实了小波去噪对于激光雷达信号处理的实用价值。 总结来说，该研究通过实际的仿真和实验验证了小波变换在去除成像激光雷达信号中的噪声，从而提高数据质量和准确性方面的重要作用。这对于提升激光雷达在大气监测、遥感等领域中的应用性能具有重要意义。这项工作不仅提供了有效的信号处理策略，也为未来处理复杂环境中激光雷达数据提供了新的研究方向和技术支持。