[發(fā)明專利]一種Gm-APD探測器陣列的檢測數(shù)據(jù)的去噪方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210770455.6
• 申請日: 2022-06-30
• 公開（公告）號: CN115291187A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 桑紅石;于春梁
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G01S7/48
• 分類號: G01S7/48;G01S7/495
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 王穎翀

本發(fā)明公開了一種Gm?APD探測器陣列的檢測數(shù)據(jù)的去噪方法，通過在直方圖統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，分段擬合噪聲分布并作差，使得目標(biāo)距離值更為明顯，從而確定目標(biāo)距離值信息。對采用本發(fā)明所提供的Gm?APD探測器陣列的檢測數(shù)據(jù)的去噪方法得到的目標(biāo)回波區(qū)間內(nèi)的距離值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)成像，能夠有效去除噪聲，增強(qiáng)目標(biāo)三維成像信噪比。通過已知目標(biāo)回波距離值進(jìn)行區(qū)間確認(rèn)，區(qū)間向前向后搜索極小值，從而確定了完整的目標(biāo)回波區(qū)間，使得目標(biāo)信息更為完整。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于成像自動(dòng)目標(biāo)識別領(lǐng)域，更具體地，涉及一種Gm-APD探測器陣列的檢測數(shù)據(jù)的去噪方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

蓋革模式單光子雪崩光電二極管(Geiger-mode Single Avalanche PhotoDiode，簡稱為GmSAPD或GmAPD)激光雷達(dá)是一種新體制三維探測激光雷達(dá)。基于蓋革模式雪崩光電二極管的激光雷達(dá)，利用激光單脈沖直接獲得距離信息，無需通過線性累積或空間掃描。蓋革APD激光雷達(dá)能夠以較小的激光發(fā)射功率提供3公里以上的目標(biāo)場景三維成像，為精確制導(dǎo)武器提供目標(biāo)探測和抗干擾的新途徑。

蓋革APD激光雷達(dá)靈敏度高，易受噪聲影響，對激光器探測數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲抑制是獲得有效信息的必要環(huán)節(jié)。激光器工作于蓋革模式時(shí)，只要接收到一個(gè)光子，就會(huì)發(fā)生雪崩現(xiàn)象，使電流達(dá)到最大值，這個(gè)過程通常是瞬態(tài)的(一般不到1ps)。因此，與線性APD相比，蓋革模式APD具有探測靈敏度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也意味著蓋革APD激光雷達(dá)易受到噪聲影響，其探測數(shù)據(jù)包含大量噪聲信息，包括背景輻射、后向散射和暗計(jì)數(shù)噪聲等導(dǎo)致的誤觸發(fā)信號；由于距離計(jì)數(shù)值受目標(biāo)反射光子觸發(fā)的雪崩信號脈沖邊緣控制，目標(biāo)測量距離值受脈沖信號形狀影響，引入隨回波強(qiáng)度波動(dòng)的距離漂移誤差，影響目標(biāo)表面建模精度；在上述噪聲之外，由光電倍增管構(gòu)成的APD探測陣列中探測像素之間還存在多種信號串?dāng)_路徑和像元響應(yīng)非均勻性引入的噪聲，均會(huì)對目標(biāo)表面建模精度產(chǎn)生影響。

由此可見，如何對Gm-APD探測器陣列的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪，以提高目標(biāo)表面的建模精度，是當(dāng)前亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種Gm-APD探測器陣列的檢測數(shù)據(jù)的去噪方法及系統(tǒng)，其目的在于檢測出目標(biāo)所在的回波區(qū)間，有效改良激光探測器成像效果，由此解決由于Gm-APD探測器陣列的檢測數(shù)據(jù)噪聲降低目標(biāo)表面的建模精度的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種Gm-APD探測器陣列的檢測數(shù)據(jù)的去噪方法，包括：

S1，對Gm-APD探測器陣列在目標(biāo)成像時(shí)輸出的多幀時(shí)間計(jì)數(shù)值進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)，得到所述多幀時(shí)間計(jì)數(shù)值與觸發(fā)次數(shù)的對應(yīng)關(guān)系曲線y_object，在所述曲線上滑動(dòng)窗口，以窗口內(nèi)的最小觸發(fā)次數(shù)作為該窗口區(qū)間的觸發(fā)次數(shù)，得到待擬合曲線，將其劃分為三段并分別進(jìn)行多項(xiàng)式擬合得到噪聲分布曲線y_bottom；

S2，將所述對應(yīng)關(guān)系曲線與所述噪聲分布曲線作差得到的分布曲線y_diff按照與S1中相同的劃分方式分為y_diff1，y_diff2，y_diff3；分別在y_diff1、y_diff2、y_diff3的各段內(nèi)滑動(dòng)窗口，并分別確定滿足第一預(yù)設(shè)條件的窗口的中心點(diǎn)及滿足第二、第三預(yù)設(shè)條件的窗口的中心點(diǎn)及其前后的K個(gè)點(diǎn)，以其中連續(xù)的至少L個(gè)點(diǎn)作為區(qū)間；

S3，將間隔為M的相鄰區(qū)間進(jìn)行合并，得到目標(biāo)回波區(qū)間；

其中，K∈[5,10]，L∈[10,15]，M∈[50,60]。

按照本發(fā)明的第二方面，提供了一種Gm-APD探測器陣列的檢測數(shù)據(jù)的去噪系統(tǒng)，包括：計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)和處理器；

所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)用于存儲可執(zhí)行指令；

所述處理器用于讀取所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中存儲的可執(zhí)行指令，執(zhí)行如第一方面所述的方法。