單光子探測三維點云與可見光圖像融合處理算法研究

張飛飛，彭 雷，袁 韜

（1.中國航空無線電電子研究所,上海 200233；2.中國人民解放軍92697 部隊,河北 唐山 063000）

引言

單光子探測技術是一種新型的光電探測技術，具有靈敏度高、成像精度高、作用距離遠、體積功耗小等優點，主要應用于激光雷達等主動三維成像系統，通過二維掃描可實現對目標表面三維成像探測，在無人駕駛輔助導航、對地測繪、遠距離目標成像等領域獲得了廣泛的應用[1]。基于以上技術優勢，將單光子探測獲取到的三維點云數據同傳統光電系統中的可見光、紅外圖像進行融合處理，能夠在二維灰度圖像上增加目標的距離、深度、位置等信息，有效提升了成像系統對于目標的探測識別能力[2-5]。本文主要針對以上兩種數據的不同特征，提出了一種面向單光子探測成像系統的主被動圖像融合處理算法，實現了單光子三維點云和可見光圖像的融合處理。

1 單光子探測三維點云與二維圖像融合處理原理

1.1 系統融合處理流程

單光子探測成像系統主要由單光子探測激光雷達、可見光相機兩個傳感器組成，分別獲取目標場景的三維點云數據和可見光圖像，通過融合處理可實現激光主動探測和可見光被動探測數據的疊加顯示。系統融合處理流程如圖1所示，融合處理的輸入數據分別為單光子探測三維點云數據以及可見光相機圖像，進行融合處理的主要流程[6-7]如下：

圖1 單光子探測三維點云數據與可見光相機圖像融合處理流程Fig.1 Fusion processing of single-photon detection for 3D point cloud data and visible camera image

1）對三維點云和二維圖像分別進行預處理，提取相應的特征點。……