第六届中国激光雷达遥感学术会议
基本信息
2020-09-22
2020-09-22
中国光学工程学会;西安理工大学
会议文集
1. T-CENTRIST特征的红外图像人体检测
摘要： 行人检测技术是智能监控系统、智能交通系统、机器人和汽车安全等计算机视觉领域的研究热点.由于在视频场景中人体的位置、角度、穿着等都是复杂多变的,对检测精度有很大影响.通过对统计特征变换直方图(CENTRIST)的优缺点分析,提出了一种新的人体检测特征——三值统计特征变换直方图(T-CENTRIST).T-CENTRIST一方面考虑了每个像素与其邻域像素之间的关系.另一方面也考虑了这些邻域像素之间的相关性度量.相比于CENTRIST,T-CENTRIST方法能更充分、更准确地反映行人的轮廓.其次,文中提出了一种基于T-CENTRIST特征的红外图像行人检测框架,引入了扩展块和整体图像的思想.最后,实验结果验证了所提出的行人检测方法的有效性.
提交时间：2020-09-22
2. 中国区域CALIPSO和MERRA-2气溶胶三维参数对比验证
摘要： 气溶胶是目前大气污染重要的贡献源之一,影响着全球辐射平衡和气候变化.当前主被动遥感卫星(如MODIS和CALIPSO)获取全球气溶胶信息时间分辨率较低,而全球再分析数据MERRA-2提供了高时间分辨率的三维气溶胶分布信息,但是MERRA-2气溶胶产品的质量仍然有待验证.针对上述问题,通过对MERRA-2和CALIPSO的三维消光系数廓线进行交叉对比,验证了MERRA-2在中国中东部(特别是重人为污染区域)的数据精度.实验结果表明,MERRA-2和CALIPSO的消光系数整体具有较好相关性(0.79),其中二者在秋季相关性最高(0.82),夏季和冬季次之(0.81和0.80),春季相关性最低(0.77).随着高度的不断增加,大气更为洁净,MERRA-2和CALIPSO之间相关系数从0.78降为0.52,标准差从0.0280降为0.0014.上述结果表明,MERRA-2在重污染情况下能提供更为准确的气溶胶三维分布信息,同时MERRA-2和CALIPSO消光系数的一致性受气溶胶类型的影响不大.
提交时间：2020-09-22
3. 亚稳态氦激光雷达的研制进展
摘要： 亚稳态氦激光雷达通过发射调谐至亚稳态氦原子的1083.0nm共振线的激光来探测热层和外逸层的亚稳态氦原子数密度.能够覆盖的探测范围约为200～1000km.在这个高度范围内,亚稳态原子密度较小,随着季节的变化,数密度最大通常不超过1cm-3.中国科学技术大学目前正在研制基于六个1m口径望远镜阵列和高能量1083nm脉冲激光器的亚稳态氦共振荧光激光雷达.雷达的望远镜有效面积约4.8m2;1083nm脉冲激光器采用光参量震荡(OPO)和光参量放大(OPA)技术,以532nm高能量脉冲作为泵浦光,最终输出单模窄带宽(300MHz)的1083nm脉冲光;接收端采用深度制冷(-120℃)的InGaAs探测器,量子效率大于30％,暗计数可控制在100s-1以内;滤波模块采用干涉滤光片和FPI超窄带滤波串联的方式,最终将滤波半宽压缩到10GHz左右,峰值透过率55％.综合以上关键技术指标,在数密度较大的季节,信噪比可能达到约400,在数密度较小的季节,信噪比约为10.
提交时间：2020-09-22
4. 光子探测距离漂移误差与大气湍流效应建模分析
摘要： 光子探测具有灵敏度高、系统功耗低和探测距离远等优点,探测性能易受大气环境影响.建立湍流效应下光子探测模型,定义了回波光子调制泊松分布概率,当回波光子数小于0.1时,调制泊松分布退化为泊松分布.建立了光子探测距离漂移模型,重构光子探测的回波分布,以计算距离漂移.探讨了湍流效应下的光子探测回波特性和距离漂移的变化规律.结果表明:湍流作用下光子探测首光子效应减弱,当湍流为10-16m-2/3,无湍流的回波光子数为2时,与无大气湍流时相比,距离漂移减小0.41cm,测距精度下降0.23cm;随着湍流的增强,湍流为5×10-15m2/3时,探测概率平均降低78.18％,距离漂移平均减小91.49％,测距精度最大下降85.77％.
提交时间：2020-09-22
5. 副载波调制水下激光雷达测距性能仿真
摘要： 复杂的水体环境,特别是水中微粒的吸收和散射作用,使得水下激光雷达测距系统的接收信号中存在大量的后向散射杂波.随着距离的增大,目标回波会逐渐淹没在杂波中,而副载波调制技术可以有效地提升目标对比度,实现水下激光雷达的测距增程.首先建立了光子在海水中传输的蒙特卡洛仿真模型,然后研究了结合激光雷达优势和微波雷达优势的副载波调制技术,给出了伪随机序列作为副载波时发射、接收和相关处理的详细步骤,最后对四种不同类型的副载波(方波、锯齿波、正弦波和伪随机序列波)在不同的水质和发射脉冲宽度的情况下进行了仿真研究.结果表明:伪随机序列对于目标对比度的提升方面性能最好.
提交时间：2020-09-22
6. 副载波调制脉冲激光雷达水下传输特性研究
摘要： 在激光雷达的水下应用中,由于水体对光的吸收和散射作用使得激光在水下的传输复杂多变,尤其是后向散射所造成的噪声会降低目标对比度甚至淹没目标回波,导致水下激光回波检测面临挑战.副载波调制技术可以有效地改善激光雷达系统水下探测性能,提高目标回波信号的信噪比.基于Monte Carlo方法提出了改进的副载波调制脉冲激光雷达水下传输模型,研究了海水衰减系数和通频带等因素对于系统性能的影响.仿真结果表明:相比于传统激光雷达,水体环境参数、滤波过程中的通频带选择对于系统水下探测性能影响较大;副载波调制技术可以提高目标回波信噪比和测量精度,有效改善系统性能.
提交时间：2020-09-22
7. 北斗导航授时的移动激光雷达测量系统时间同步装置设计
摘要： 移动激光雷达测量系统各测量传感器间的时空配准技术是整个系统设计的核心,其中时间同步问题尤为关键.针对惯导系统与激光雷达和全景相机之间的时间精确同步问题,结合北斗导航授时系统提出自行设计时间同步装置的方式,对集成激光雷达、惯性导航系统、全景相机等测绘传感器的车载测量平台,提供时空配准信息.以拥有全自主知识产权的车载移动测量系统为研究对象,通过该系统采集点云数据,使用设计生产的时间同步装置和编制的上位机软件与北斗卫星导航系统结合进行精确授时.最终时间同步精度达到了0.1μs,验证了时间同步装置设计方法的可行性.
提交时间：2020-09-22
8. 双光梳测距系统测距精度仿真模拟
摘要： 飞秒光频梳具有超宽光谱范围、超窄脉冲宽度以及超稳脉冲序列间隔的特点,不仅可以利用时域的周期脉冲实现大尺度范围的飞行时间测距,还可以利用频域的相干谱线获得高精度的干涉信息,在大尺度、高精度的绝对距离测量领域能够充分发挥其优势.系统测量得到目标距离与系统参数及大气环境要素密切相关,大气环境要素通过折射率影响测量得到的光程.模拟仿真以上因素对测距精度的影响十分必要.选择了双光梳法作为高精度测距技术方案,详细推导并模拟仿真了系统参数和大气环境要素对测距精度的影响程度.模拟仿真结果表明:随着重复频率的增大,重复频率的抖动对测距结果的影响将减小;减小两光梳间的重复频率差可以提高测距精度;大气环境温度抖动对测量距离的影响为1μm/(m·℃);大气压强抖动对测量距离的影响为2.6μm/(m·kPa);大气湿度对测距的影响较小,为高精度的双光频梳距离测量实验系统提供了理论指导.
提交时间：2020-09-22
9. 双通道光子晶体滤波器的电控调制研究
摘要： 以向列相液晶为缺陷层构造了双通道光子晶体滤波器(AB)m(LC)H(LC)(BA)m模型.利用传输矩阵法并结合向列相液晶电光效应,研究了液晶层的外加电场对滤波器的调制特性.结果表明,双滤波通道中心频率位置与电压的变化为线性关系,说明电压对滤波频率具有很好的调制效果.双通道滤波带宽对外场电压的响应灵敏度不同,长波通道滤波带宽对外场电压响应较为灵敏.当电压足够小时,电压对滤波带宽的调制范围较大,且调制规律也比较明显,可通过选择合适的电压范围来实现双通道滤波器滤波带宽的微调功能.这些特性,对新型光学滤波器的设计具有一定的指导意义.
提交时间：2020-09-22
10. 可变方差高斯基底反演在光谱重建中的应用
摘要： 量子点光谱技术的“光谱重建”过程中需要使用基函数构建回归模型.传统的重建方法对光谱高频信息的捕捉不足,反演精度低.针对传统方法的不足,提出一种特殊的基函数结构,使得基函数方便拟合待测光谱的低频宏观轮廓信息和高频微观细节信息.同时,还将研究这种基函数参数的调节规律,使基函数的参数可以做到自适应调节,为每个光谱“量身定制”个性化的基函数,最大限度的包含待测函数的频率信息.经测试,对于窄带和宽带光谱,该方法反演误差分别是传统方法误差的约50％～70％和约90％,且具有一定的抗噪声能力,为量子点光谱技术真正走向实用化打下基础.
提交时间：2020-09-22
11. 基于HOG-RCNN的电力巡检红外图像目标检测
摘要： 随着目标检测技术在电力巡检任务中的不断推广,对电力巡检采集的各类图像进行自动分析已成为当前电力企业研究的热点方向之一.传统目标检测方法大多建立在机器学习技术之上,在复杂场景下的检测精度有待进一步提高,而基于图像的深度学习方法由于具有理想的检测精度及环境适应性被广泛应用于电力巡检目标检测.针对电力巡检复杂场景下采集到的图像质量差、背景复杂、对比度差等问题,提出了融合图像方向梯度直方图的区域卷积神经网络(HOG-RCNN)的红外图像目标检测方法,在图像进入RCNN网络之前对输入图像进行HOG特征提取,辅助RCNN实现候选区域的选取.算法实验表明,所提方法的检测效果优于单独的RCNN网络.
提交时间：2020-09-22
12. 基于ICESat-GLAS波形与LPA数据估测森林生物量
摘要： 针对星载激光雷达波形数据估测森林生物量精度较低的问题,研究以冰云陆地高程卫星(Ice,Cloud,and land Elevation Satellite,ICESat)/地球科学激光测高系统(Geoscience Laser Altimeter System,GLAS)回波波形为例,通过修正GLAS回波波形背景噪声阈值,识别GLAS冠层回波波形,设定冠层回波波形起止点位置,提出冠层回波能量值参数Eca,并基于激光断面阵列(Laser Profile Array,LPA)数据校正E_ca,得到校正后的冠层回波波形能量值参数EGca,进而估测森林生物量.研究结果显示,GLAS冠层回波波形能量值参数Eca经LPA数据校正前后森林生物量估测精度R2分别为0.87和0.89,RMSE分别为17.28t/ha和15.76t/ha.研究结果表明,所提出的冠层回波能量值参数能够有效估测森林生物量,且冠层回波波形能量值参数Eca经LPA数据修正后能够提高森林生物量估测精度.
提交时间：2020-09-22
13. 基于Mean Shift点法向量分类的目标三维姿态估计
摘要： 目标三维姿态信息在目标运动分析、目标识别和目标跟踪等领域的应用越来越广泛.现有的OPDVA算法采用基于距离的K-means算法对点法向量进行分类后确定目标坐标系MCS的正方向,求取目标三维姿态角.针对点法向量分类效果不理想的情况,提出了基于Mean Shift点法向量分类的目标三维姿态估计算法(PEMSPNC).该算法利用不依赖初始参数设定、基于密度聚类的Mean Shift算法,对密度分布不同的不同平面点法向量分类,寻找密度最大处点法向量做为每类代表法向量确定MCS的正方向,然后计算目标姿态角,并根据目标姿态估计结果计算目标尺寸.采用矩形拟合法、OPDVA和PEMSPNC算法分别对仿真和实测目标距离像进行实验.实验结果表明:采用PEMSPNC算法得到的姿态估计结果误差最小,相比于OPDVA算法,平均误差降低了0.4434°,且对实测数据有较好的处理结果.
提交时间：2020-09-22
14. 基于像素复用的SPAD阵列连续扫描三维成像
摘要： 基于单光子雪崩二极管(Single-photon avalanched diode,SPAD)阵列探测器的激光雷达系统具有单光子探测灵敏度、高时间分辨率及探测速率快等优点,在遥感测绘、目标识别和航天器着陆等领域具有广泛的应用前景.受限于当前SPAD阵列器件的较小像素规模和普遍存在的热像素等缺点,直接采用SPAD阵列所获取的三维图像质量差且成像范围小.提出了一种基于像素复用的SPAD阵列连续扫描三维成像方法以扩展成像范围,同时通过像素信息复用增加同一目标点的累积探测次数,以提高距离测量精度和三维成像质量.基于32×32规模SPAD阵列搭建了推扫式三维成像实验系统,通过对3.3m外目标进行一维连续扫描成像实验,利用所提方法实现了快速大范围的光子计数三维成像(32×520/7s),同时有效改善了热像素对成像结果的影响,三维图像的平面精度达2.3mm.
提交时间：2020-09-22
15. 基于双高斯方差优化的Gm-APD三维距离像预处理方法研究
摘要： Geiger mode Avalanche Photo Diode(Gm-APD)激光成像雷达三维重构算法的目标检测率、目标还原度等受预处理影响较大,不适当的预处理会导致目标缺失,信噪比降低.预处理通常使用高斯函数或双高斯函数进行卷积,滤波函数中不合适的方差同样会导致目标复原度变低.针对此问题,分析双高斯函数预处理方差组合对探测概率的影响,同时通过Monte Carlo仿真,分析固定激光能量下,固定帧数、不同背景噪声的最佳方差组合变化.拟舍得到不同背景噪声水平下的最佳方差模型.最后使用真实实验进行验证,方差模型求得的最佳方差组合可达到实际90％以上最佳目标还原度.该模型对于实际信号处理具有理论指导作用.
提交时间：2020-09-22
16. 基于深度学习的压缩光子计数激光雷达
摘要： 压缩光子计数雷达是光子计数激光雷达技术与单像素成像技术的结合,具有低成本、超高灵敏度等优点,但在进行高分辨率成像时,需要大量的测量和迭代计算进行重建,导致所需成像时间很长.当前的研究热点深度学习压缩重建网络被证明可避免迭代运算实现快速压缩测量重建,但已有文献报道的深度学习压缩重建网络,采用传统的图像处理数据库的无噪声图片或在图片上加高斯噪声进行训练网络,网络应用于实际的压缩光子计数雷达系统,性能有待进一步验证.自主设计了基于FPGA的同步控制测量模块,搭建出压缩光子计数雷达系统,提出了基于蒙特卡洛模拟压缩光子计数雷达系统的方法来制作训练数据,并设计深度学习压缩重建网络DFC-Net进行采样和重建联合优化.实验结果表明:在10％、15％、20％、25％、30％采样率下,DFC-Net重建性能优于现有的重建网络Dr2-Net和传统的压缩重建算法TVAL3.
提交时间：2020-09-22
17. 基于激光雷达的区域大气颗粒物探测
摘要： 气溶胶已被确定为辐射强迫评估中的不确定因素之一.激光雷达是气溶胶观测的有效遥感工具.利用车载激光雷达,采用固定垂直探测与移动走航监测相结合的探测方式,对安平县的颗粒物浓度进行了连续探测.固定探测结果与环保部空气质量先上升后下降的趋势一致.移动导航探测能够快速、准确地定位污染源的位置.最后,通过对比喷撒抑尘剂前后的走航监测结果,得出喷撒抑尘剂可以有效降低颗粒物浓度.
提交时间：2020-09-22
18. 基于特征选择YOLOv3网络的红外图像绝缘子检测方法
摘要： 为了解决红外电力图像中绝缘子所占比例较小,背景复杂导致绝缘子漏检和定位不准的现象,提出了基于特征选择YOLOv3网络的检测方法.所提出的方法在金字塔形YOLOv3网络的自顶向下采样过程中加入了金字塔特征注意网络.金字塔特征注意网络基于网络高层语义特征图计算特征权重矩阵,并使用该特征权重矩阵过滤掉网络低层细节特征的冗余.最后,将经过特征过滤后的低层特征图和高层语义特征图串联在一起,得到既有精确的绝缘子细节信息又有丰富高层语义信息的特征图.实验结果表明,所提出方法的检测效果要优于原有YOLOv3网络且保留了原有网络实时性好的特点.
提交时间：2020-09-22
19. 基于瑞利多普勒激光雷达的惯性重力波长期观测研究
摘要： 瑞利多普勒激光雷达可对平流层和中间层大气的水平风速和温度进行连续观测.中国科学技术大学最新研制的瑞利测风测温激光雷达增加了多普勒频率校准装置,可实现对晴空天气下15～70km大气的水平风速和温度的高精度观测.分析了该激光雷达系统2018年9～10月在我国西北部地区的水平风速和温度连续观测数据,通过提取风速和温度扰动、频谱分析、重力波模型参数拟合及Hodograph分析,计算重力波的垂直波长、固有周期、水平和垂直传播方向等参数.从224h的观测数据中共计提取到重力波384个波次.在这些重力波事件中,53.9％的垂直传播方向为向上.风速和温度的波动幅度分别集中在10～20m/s和10～20K,70％以上的垂直波长在5～10km范围内,极少出现15km以上的波动;水平波长在100～200km左右,固有周期＜5h的波动占比较大,水平传播方向以西偏北20°和东偏南20°的相向的方向为主导.
提交时间：2020-09-22
20. ATLAS数据与资源三号02星影像联合区域网平差
摘要： ICESat-2为世界首颗光子计数激光雷达测高卫星,其上携带的ATLAS可获得覆盖全球的高精度激光脚点,有助于提高卫星光学影像的无控定位精度.设计实现了ATLAS激光测高数据与卫星影像的联合平差方案.首先通过多条件筛选准则选取高精度ATLAS激光测高点,然后将筛选后的激光测高点作为带误差控制点进行联合平差计算,使卫星影像定向参数得到了优化.利用河南郑州地区的资源三号02星影像和ATLAS ATL03级数据进行的试验结果表明,文中的平差方案可将影像定位的高程精度提高60.6％,平面精度提高56.4％,验证了文中提出的方法可在无外业控制点情况下显著提高卫星影像定位精度.
提交时间：2020-09-22