基于压缩感知的三维激光成像雷达恢复算法的研究及应用

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Zoeyha
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
压缩感知理论(Compressive Sensing)是一种使用少量的数据采样的信号处理方法。它能够以远低于奈奎斯特采样频率的方式在同一时间实现数据收集和压缩,并精确复原原始信号。该理论明显地降低系统对数据传输和存储的需求,进而节省了数据处理的时间以及系统硬件成本。压缩感知理论的核心内容有三个方面:(1)信号的稀疏表示;(2)测量矩阵的构造;(3)信号的重构。本文研究的主要内容是信号重构算法以及两种不同的压缩感知激光雷达应用方式。压缩感知理论有三大要素:信号稀疏性、测量矩阵以及快速鲁棒的重构算法。三者的设计与选择直接影响信号的重构速率以及还原精度,其中压缩感知重构算法经过大量研究,能够归并为四大类,即凸优化算法,贪心算法,统计优化方法和组合算法。四种算法各有所长,文中我们对梯度投影(GPSR)、迭代阈值(IST)和正交匹配追踪(OMP)等几种具有代表性的算法进行了详述和对比。通过这些基础算法的研究,对日后改进算法的提出有重要意义。针对OMP算法的局限性,进一步提出了优化的OMP算法。先对二维图像数据进行小波变换,得到含有不同特征信息的子图像,再分别对子图像进行压缩采样正交匹配算法,最后统一进行小波逆变换得到恢复图像。这样做的好处是,分别对各个特征的子图像处理,排除了相互之间的干扰,从而得到更好的处理效果。本文还设计了两种压缩感知雷达。第一种压缩感知激光雷达是基于DMD微镜来实现压缩采样,具体原理是通过微镜的不同翻转状态模拟测量矩阵的数值从而实现对目标物体反射光信号的光路调制,得到的数据经由优化后的OMP算法处理。另外一种是全波形激光雷达,应用压缩感知,不仅可以大大降低数据采集量,而且不需要昂贵的高速ADC,大幅度降低了实验成本,系统是由单个光电二极管搭配多路门选通积分电路来实现压缩采样。通过FPGA倍频来控制积分电路的开关状态模拟测量矩阵—-Toeplitz矩阵,采样数据可以直接通过解卷积恢复目标位置,同时也获取了全波形数据,便于数据分析。
其他文献
仿真人体模型是在形态、结构和对外部环境反应等方面都与人体高度仿真的智能化的“人体模型”。它在现代科学领域中起着重要的作用:是人一机一环境系统相互联系的“桥梁”;是各
在计算低马赫数流动时,采用时间推进法求解常会出现推进的时间步长很小的情形,造成计算难以收敛甚至计算结果失真,而预调制技术可以有效解决上述问题,因而获得了研究人员的广泛关
本文通过对荣华二采区10
期刊
中高压架空输电线路是电力系统的动脉。由于传输距离远,分支多,沿途地势复杂,气候恶劣,加之国民生产生活用电量急剧增加而导致供电压力增大,架空输电线容易发生各类故障。一旦出现
逆向供应链属于一个新的领域。二十世纪80年代,逆向供应链一词才在国外的杂志出现。90年代初期,随着政府和顾客环保意识的加强和绿色制造的提出,逆向供应链开始逐渐引起国外一些
纳米压印技术作为一种将压模上的特征图形转移到热塑性材料上的工艺,提供了一种加工微纳级器件方法。对于纳米压印而言,制备具有良好的耐磨损性、优良的几何精度以及较长使用寿
论文主要介绍了一种基于Nandflash阵列的低成本多通道同步采集的高速的数据采集系统设计方案和具体实现方法。系统在数据传输过程设计中采用了DMA传输技术来获得高的传输速率
奇异值分解近年来在图像处理领域应用越来越广泛。本文主要针对奇异值分解在数字图像水印与红外小目标图像预处理中存在的问题做了一些研究工作。分析了基于奇异值分解的水印
目前,在深空探测领域的优先发展方向之一是太阳能热微推进技术。太阳能热微推进系统是利用汇聚的太阳辐射能直接来加热工质气体,高温的工质气体由喷管膨胀喷出产生推力的装置
我国的汽车工业发展迅速,这带动了汽车仪表产业的发展。但是在汽车组合仪表大批量生产的要求下,国内组合仪表关键装备的研究显得比较落后,满足不了这种要求。同时,对关键装备