[發明專利]一種條紋激光回波信息提取方法

在審

• 申請號: 201710664946.1
• 申請日: 2017-08-07
• 公開（公告）號: CN107607927A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 董志偉;陳德應;樊榮偉;張瑞環;馬欲飛;李旭東
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01S7/48
• 分類號: G01S7/48;G06T5/00;G06T7/44
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司11401
• 代理人: 巴曉艷

本發明實施例涉及圖像處理領域，具體涉及一種條紋激光回波信息提取方法，包括：讀取原始回波條紋圖，將所述回波條紋圖各個像素點處的灰度值看作灰度值隨機游走的結果，分析圖像特征；隨機選取某一像素點，并計算灰度值的差值，設定一個間隔值R，使得||(x2，y2)?(x1，y1)||＝R≤1；計算差值的期望值；依據分形理論可得期望值E(G)與間隔值R滿足關系：log(E)＝(3?D)log R+log C；通過間隔值R的多次迭代，得到一組對應的期望值E與間隔值R的數組，從而獲得特征值D；將圖像中的特征值D以灰度圖像形式顯示，得到特征值條紋圖；找出增強信號區域；依據所述增強信號區域對原始回波條紋圖進行信息提取，獲得純凈的回波信息圖。本發明能夠使得回波圖像更加清晰。

技術領域

本發明涉及圖像處理領域，具體涉及一種條紋激光回波信息提取方法。

背景技術

激光雷達以其相比于傳統的測量技術的獨特優勢，雖然發展的時間較短，卻已經迅速被應用到遠程測量、地形探測、無人駕駛避障等方面。條紋原理機載激光雷達作為激光雷達的典型代表，在目標偵察、地形測繪、水下目標成像等方面都發揮著重要作用。

目前，在硬件方面，條紋原理激光雷達已經實現了飛速的發展；在軟件方面，卻遠遠跟不上硬件發展的步伐。尤其是對原始回波信號的前期處理部分，運算量大，難度較高，目前已經成為制約激光雷達整體發展的一個重要因素。

激光雷達原始信號經過信息提取后可獲得激光點云數據，激光點云數據是后期制作各類數字電子地圖產品的統一數據形式。由于條紋原理激光雷達原始回波信號為條紋圖。條紋圖橫坐標表示回波信號的時間信息，也即是目標的距離信息；圖像的縱坐標表示的是目標的空間位置信息，也即是激光在空間上的發散，激光發出之后到達探測目標時，激光已經在空間上產生發散，并存在一定的發散角，不同方位的光線照射到目標的不同位置上，因此回波信號在縱坐標上的發散表示了探測目標的空間位置信息。因此，對條紋回波信號的提取就是對探測目標三維位置信息以及表面反射強度信息的提取，從而可以得到豐富的探測目標的信息。

傳統提取方式中，用于信號提取的算法主要有擬合法，閾值算法和Snakes主動輪廓模型法。這些方法均有各自的優勢和劣勢，擬合法適合信號已知回波信號特征的信號提取，但運算量較大；閾值算法相對運算量較小，但提取精度較低；Snakes主動輪廓模型法靈活方便，適合數字圖像目標識別與信息提取，但是人機交互較多，對處理大數據量的數字圖片沒有優勢。

因此，研發一種準確從回波信號中提取目標圖像信息的方法就變得十分緊迫。

發明內容

本發明實施例提供了一種條紋激光回波信息提取方法，以解決現有目標回波圖像提取不清晰的技術問題。

本發明實施例提供的一種條紋激光回波信息提取方法：包括如下步驟：

步驟101：讀取原始回波條紋圖，將所述回波條紋圖各個像素點處的灰度值看作灰度值隨機游走的結果，分析圖像特征；

步驟102：隨機選取某一像素點I(x1，y1)，并計算該像素點與其周圍四領域內像素點I(x2，y2)灰度值的差值G，即G＝I(x2，y2)-I(x1，y1)；

步驟103：所述選取的像素點I(x1，y1)與其周圍四領域內像素點I(x2，y2)作差，設定一個間隔值R，使得||(x2，y2)-(x1，y1)||＝R≤1；

步驟104：計算差值G的期望值，得到E(G)；

步驟105：依據分形理論可得期望值E(G)與間隔值R滿足關系：log(E)＝(3-D)logR+log C，其中C為常數，D為特征值；

步驟106:通過間隔值R的多次迭代，得到一組對應的期望值E與間隔值R的數組，從而獲得特征值D；

步驟107：將圖像中的特征值D以灰度圖像形式顯示，得到特征值條紋圖；