随着激光成像雷达硬件水平的不断提升,与之相关联的激光成像雷达距离像目标识别技术逐渐成为新的研究热点,该技术相比传统的强度像目标识别技术具有显著优势,它可以被广泛地应用于飞行器导航、太空探测、海情监控、精确制导、远距离侦察与监视等领域。本文以激光成像雷达距离像为研究对象,研究了针对此种距离像的目标识别算法。研究内容主要包含三部分:激光成像雷达距离像仿真算法研究、针对常规距离像的目标识别算法研究和针对对数极坐标距离像的目标识别算法研究。其中针对常规距离像的目标识别算法研究又分为:初始的基于切片图的目标识别算法研究和四种改进的基于新切片图的目标识别算法研究。在激光成像雷达距离像仿真算法的研究方面,提出了一种激光成像雷达距离像仿真算法。该算法的数据来源于普林斯顿大学三维模型库,该算法主要依靠旋转矩阵和平移矩阵调整输入点云的姿态和位置,该算法使用激光雷达噪声模型向距离像中添加噪声。该算法可以采集任意目标物的拥有任意采样姿态角、视场大小、目标位置、图像分辨率和噪声强度的距离像,该算法既可以采集均匀采样模式下的距离像,也可以采集对数极坐标采样模式下的距离像。解决了由于硬件发展水平和成本限制无法大量采集满足要求的距离像的问题。在针对常规距离像的目标识别算法的研究方面,构建了一套完整的激光成像雷达距离像目标识别系统。在该系统中提出了一个基于三维霍夫变换的名为切片图的全局特征描述器,证明了该特征描述器具有平移不变性、缩放不变性和近似的旋转不变性,并且提出了一个针对切片图的聚类分析算法和寻找代表切片图算法。通过与基于不变矩的距离像目标识别系统的对比实验,证明了该识别系统具有识别率高、细节分辨能力强和噪声鲁棒性好的优点。解决了如何对激光成像雷达距离像进行有效的特征提取和识别的问题。在针对常规距离像的目标识别算法的研究方面,构建了四套改进的基于新切片图的激光成像雷达距离像目标识别系统。在这四个系统中分别提出了四个特征描述器,分别为新切片图、特征切片图、切片泽尼克矩和切片傅里叶矩。在三个不变性(平移、缩放和旋转)、目标识别率和运行时间三个方面对比分析了这四个改进的距离像目标识别系统的性能。实验结果证明这些改进达到了期望的提升识别系统识别性能的目标;在不同的识别要求下,不同的识别系统有着不同的表现;特征描述器在平移、缩放和旋转不变性方面的表现并不与整个目标识别系统的识别性能直接关联。解决了切片图描述器的近似旋转不变性和如何提升整个距离像目标识别系统的识别性能的问题。在针对对数极坐标距离像目标识别算法的研究方面,构建了一个基于组合不变矩的对数极坐标激光成像雷达距离像目标识别系统。该系统需要事先将对数极坐标距离像转换成为直角坐标距离像。通过实验分析了对数极坐标采样模式下,特征描述器的平移、旋转和缩放不变性的变化,通过实验分析了对数极坐标采样模式下,采样视场大小、目标位置和噪声强度对整个距离像目标识别系统识别性能的影响。实验结果证明对数极坐标采样模式将会给整个目标识别系统带来许多新的性质。解决了对数极坐标采样模式如何对激光成像雷达距离像目标识别系统的识别性能产生影响的问题。