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基于排序差分与自适应滤波的相干激光雷达距离反常抑制方法
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更新于2024-08-30
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本文主要探讨了相干激光雷达在获取距离像时遇到的一种常见问题——距离反常噪声。激光雷达通过发射脉冲并接收反射信号来测量物体的距离,但是在复杂环境中,由于多径效应、大气干扰等因素,可能导致距离测量出现异常,这就是所谓的距离反常。这些问题对于高精度的测距应用,如自动驾驶、无人机导航等,构成了挑战。 传统的处理方法通常采用中值滤波技术来抑制这种噪声,但该方法存在一些局限性。中值滤波是通过计算像素值的中位数来平滑数据,可以有效地去除椒盐噪声,但对于连续的异常值,如距离反常,效果并不理想,因为它可能会误判连续的异常为正常值,导致边缘细节丢失。 本文作者针对这一问题,提出了一种创新的抑制策略。他们首先采用了排序差分技术,对5x5滤波窗口内的像素值进行排序,找出那些连续且低于特定阈值的差分值。这些差分值代表了可能的距离正常区域。接着,他们选取这些差分值对应的像素值作为正常距离的估计,这样能更准确地定位到反常值。最后,对于确定为距离反常的像素,采用了自适应中值滤波,根据其周围的像素特性调整滤波强度,进一步减少噪声影响,同时尽可能保持边缘的清晰度。 实验结果显示,这个基于排序差分和自适应中值滤波的方法显著提高了距离反常噪声的抑制效果。相比于传统的3x3和5x5滤波窗口的中值滤波,该方法能够降低均方根误差,具体来说,分别降低了41.7%和25.4%,这意味着在保持图像细节的同时,提高了测量的准确性。 总结来说,这篇论文介绍了如何结合排序差分和自适应滤波技术优化相干激光雷达的距离像处理,以解决距离反常噪声问题。这种方法为提高激光雷达在复杂环境中的测距性能提供了新的解决方案,对于依赖高精度测距的现代技术应用具有实际意义。
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书书书
第
37
卷
第
1
期
中
国
激
光
Vol.37
,
No.1
2010
年
1
月
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2010
文章编号:
02587025
(
2010
)
01018105
相干激光雷达距离像距离反常抑制方法
陈晓清
马君国
付
强
赵宏钟
(国防科技大学自动目标识别实验室,湖南 长沙
410073
)
摘要
针对相干激光雷达距离像的距离反常噪声抑制 问题,阐 述了 相 干激 光雷 达 距离 像的 噪 声机 理,分 析 了应 用
传统中值滤波方法抑制距离反常的缺陷,提出了基于排序差分和自适应中值滤 波的 距离像 距离 反常抑 制方 法。该
方法首先对
5×5
滤波窗口内的像素值进行排序差分;然后 选 择低 于门 限 的长 度最 长 的连 续差 分 值所 对应 的 像素
值作为距离正常值;最后对距离反常的当前像素进 行 自适 应中 值 滤波。实 验 结果 表明,该 方 法有 效抑 制 了距 离反
常噪声
,较好地保护了距离像中目标的边缘细节,均方根 误差 分 别比
3×3
和
5×5
滤 波窗 口的 中 值滤 波方 法 降低
了
41.7%
和
25.4%
。
关键词
图像处理;相干激光雷达;距离反常抑制;排序差分;距离像
中图分类号
TN958.98
文献标识码
A
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10.3788
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收稿日期:
20080825
;收到修改稿日期:
20090304
作者简介:陈晓清(
1980
—),女,博士研究生,主要从事激光雷达图像处理方面的研究。
Email
:
chenxiao
q
in
g
831
@
163.com
导师简介:付
强(
1962
—),男,教授,博士生导师,主要从事雷达精确制导、目标识别与信号处理等方面的研究。
Email
:
fu
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ian
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5232
@
sina.com
通信联系人。
Email
:
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j
un
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uo
@
sina.com
1
引
言
目前 针对激光雷 达距离像的 噪声抑制研 究,国
外
IzhakSaban
等
[
1
]
利用小 窗口的中值 滤 波来抑制
距离像中的 噪 声,这 种 方 法 比 较 简 单 实 用、实 时 性
强
,但是当距离反常概率较大时,不能完全抑制距离
反常噪声
[
2
]
。
MIT
林肯实验室的
Jac
q
uesG.Verl
y
等
[
3
]
通过检测漏值、替换漏值、清除孤立像素点
3
个
步骤去除距离像中的噪声
,但是比较复杂,计算量很
大,而且需要目标先 验 信息。李
琦等
[
4
]
利 用 多 级
中值滤波的方法来 抑制距离 反 常,这 种方法比 较 简
单实用、实时性强,但是距离像中目标的边缘会变得
模糊
。
DonaldR.Greer
等
[
5
,
6
]
利用多分辨
Haar
小
波极大 似 然 方 法 去 除 距 离 像 中 的 距 离 反 常 噪 声;
M.Umasuthan
等
[
7
]
利用 残差平方估 计的最小中值
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