对盖格尔模式雪崩光二极管阵列 LiDAR 系统的范围图像重建在稀疏的回声中,信号与背景比率低的场景
Optics express
|August 13, 2025
概括
这项研究引入了一种新的框架,用于改善盖格尔模式雪崩光二极管LiDAR系统的远程低光成像. 该方法增强了3D保真度,并在具有挑战性的传感条件下实现了高精度深度重建.
科学领域:
- 光子计数LiDAR可以计数光子.
- 遥感 遥感 遥感 遥感
- 信号处理 信号处理
背景情况:
- 盖杰模式雪崩光二极管 (GAPD) LiDAR系统在远程,超低信号与背景比 (SBR) 场景中面临信号退化.
- 大气衰减和光子稀疏性严重影响数据质量,限制成像能力.
研究的目的:
- 开发一个强大的框架来提高3D真实性,并使光子计数LiDAR中高精度深度重建成为可能.
- 在极端传感环境中克服信号退化问题,具有超低SBR.
主要方法:
- 一个框架,结合了光子数反向建模,基于库尔托斯的统计范围参数提取和多尺度分析.
- 使用第四级时间分布特征和交叉分辨率边缘保护.
- 从噪声中区分子光子级目标回声.
主要成果:
- 达到23.09%的峰值信号与噪声比 (PSNR) 和52.68%的结构相似性指数 (SSIM) 的改善.
- 与传统的多尺度分析相比,恢复程度提高了51.65%.
- 在低SBR的0.053和0.05光子/像素的有效性能.
结论:
- 拟议的框架显著提高了光子计数LiDAR在极端低光条件下的性能.
- 能够实现高精度的深度重建,这对于先进的遥感应用至关重要.
- 在光子稀疏环境中提供强大的信号恢复和3D保真度增强解决方案.


