图像配准叠加提升成像激光雷达测距精度方法

本文主要探讨了一种应用于提高成像激光雷达测距精度的方法，特别是在散粒噪声限制下，通过图像配准叠加技术来增强测距的准确性。研究对象是基于增益调制测距原理的成像激光雷达，这种雷达系统在获取距离信息时，可能会受到随机散粒噪声的影响，导致测距精度下降。 作者首先介绍了该激光雷达的工作原理，它利用图像数据来表示距离信息，每个图像帧对应一段测量的距离范围。然而，由于飞行条件、环境变化等因素，不同帧之间的测距精度可能存在差异。为了克服这个问题，研究人员提出了一种策略，即在进行测距精度处理之前，先对距离图像序列进行预处理。他们引入了权重处理机制，赋予那些测距精度较高的图像像素更高的权重，这有助于在后续处理中更重视这些准确的数据。 接着，采用了插值相位相关法进行精确配准。这种方法能够有效地将不同帧间的图像进行准确对齐，消除由于运动或传感器偏差引起的图像位移。通过对齐后的图像，采用加权叠加的方式，使得所有帧的距离信息被融合，形成一个整体，从而减小了测距误差。理论分析表明，通过这种配准叠加，多帧图像的距离误差可以显著降低，具体来说，n帧图像配准叠加后的测距误差会减少到单帧误差的1/n，显著提高了整体系统的精度。 论文通过仿真和实际实验验证了这一方法的有效性。仿真结果展示了在不同场景下，该方法如何改善测距精度，并且实验结果显示，实际应用中的性能提升与理论预测一致。这项研究提供了一种实用的解决方案，适用于需要高精度测距的机载激光雷达系统，如自动驾驶、无人机导航等领域，具有重要的工程价值。