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动态扫描场景下GM-APD激光雷达点云高精度配准方法研究
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作者 钟国舜 刘秋佐 +3 位作者 李萌 彭涛 孙剑峰 刘建伟 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第5期1076-1085,共10页
本研究针对盖革雪崩光电二极管(Geiger-mode avalanche photodiode,GM-APD)激光雷达在动态扫描场景下相邻帧点云重叠率低、易强制配准非匹配点对的问题,提出了一种基于双向匹配机制和多分辨率邻域扩展的改进ICP算法,以提高点云配准精度... 本研究针对盖革雪崩光电二极管(Geiger-mode avalanche photodiode,GM-APD)激光雷达在动态扫描场景下相邻帧点云重叠率低、易强制配准非匹配点对的问题,提出了一种基于双向匹配机制和多分辨率邻域扩展的改进ICP算法,以提高点云配准精度和鲁棒性。首先,通过基于K-Dtree的双向匹配机制提取相邻帧点云的重叠区域,利用重叠区域信息建立初始配准模型,解决了低重叠率场景下配准精度低的问题。其次,采用多分辨率邻域扩展技术,结合局部曲率相似性加权求解变换矩阵,避免了动态配准中强制对齐非匹配点对的现象。最后,通过级联补偿机制实现全局点云的精确配准。实验结果表明,在2km和400m扫描成像中,平均距离误差分别为0.21m和0.10m。该方案有效解决了动态扫描场景下的点云配准难题,为三维重构提供了高精度数据支持,具有重要应用价值。 展开更多
关键词 GM-APD 点云配准 位姿校正 双向匹配 多分辨率邻域扩展
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基于图卷积特征提取的低重叠率点云配准方法
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作者 张元 阎雨梦 +2 位作者 张乐 庞敏 韩慧妍 《激光与红外》 北大核心 2025年第6期969-977,共9页
在低重叠率点云配准中,传统方法因特征稀疏且难以匹配,在大位姿误差或复杂变换场景下容易陷入局部最优,影响配准精度。为解决这些问题,本文提出了一种渐进特征融合金字塔网络的自适应图卷积模型,通过从粗到细寻找点云之间的对应关系。... 在低重叠率点云配准中,传统方法因特征稀疏且难以匹配,在大位姿误差或复杂变换场景下容易陷入局部最优,影响配准精度。为解决这些问题,本文提出了一种渐进特征融合金字塔网络的自适应图卷积模型,通过从粗到细寻找点云之间的对应关系。首先利用自适应图卷积(AGConv)提取和编码空间特征,然后使用渐进特征金字塔网络(AFPN)跨多个尺度融合语义信息,共同提高模型在复杂三维场景理解与分析任务上的性能;其次引入几何Transformer增强模型对全局结构和关联性的理解能力,并实现高质量超点匹配;最后结合AGConv和AFPN设计了一种局部到全局的配准方法,利用骨干学习到的局部点特征并通过叠加点匹配解决全局歧义问题,提高算法鲁棒性。实验证明该网络显著提升了低重叠率点云的配准精度。 展开更多
关键词 低重叠率 三维点云 点云配准 自适应图卷积 多尺度特征融合
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基于深度学习的激光雷达图像移动目标轮廓线提取方法
3
作者 张化凯 梁越 陈忠军 《激光杂志》 北大核心 2025年第10期206-212,共7页
在对激光雷达图像进行移动目标轮廓线提取时,由于受到复杂场景中遮挡以及激光雷达扫描误差等因素干扰,容易存在目标轮廓线提取精度、效率不足的问题。为解决这一问题,文章提出基于深度学习的激光雷达图像移动目标轮廓线提取方法。本方... 在对激光雷达图像进行移动目标轮廓线提取时,由于受到复杂场景中遮挡以及激光雷达扫描误差等因素干扰,容易存在目标轮廓线提取精度、效率不足的问题。为解决这一问题,文章提出基于深度学习的激光雷达图像移动目标轮廓线提取方法。本方法首先通过GMM模型获取到背景图像,根据ViBe算法将阴影检测结果与前景结果相融合,以此消除图像中的阴影,提升初始图像质量;然后利用全卷积单阶段目标检测模型展开更精确的移动目标检测,以便后续的轮廓线提取;最后依据方向预测规则化算法获取移动目标的轮廓线,从而实现激光雷达图像移动目标轮廓线提取。仿真实验结果表明,所提方法在目标轮廓线的提取上展现出了高效性与准确性,可有效提高轮廓线的提取效率,应用效果较好。 展开更多
关键词 提取轮廓线 ViBe算法 GMM模型 移动目标检测 全卷积网络
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自适应空间与分组注意的激光点云分割方法
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作者 李庆祥 覃丽萍 罗训 《激光与红外》 北大核心 2025年第6期893-900,共8页
随着激光点云数据的普及,研究如何提取丰富的点云特征信息变得尤为重要。现有方法多注重局部特征学习,却忽视了点云的位置与特征间的关联,且未对全局信息进行建模。为改进此状况,本文提出了自适应空间特征模块(Adaptive Spatial Feature... 随着激光点云数据的普及,研究如何提取丰富的点云特征信息变得尤为重要。现有方法多注重局部特征学习,却忽视了点云的位置与特征间的关联,且未对全局信息进行建模。为改进此状况,本文提出了自适应空间特征模块(Adaptive Spatial Feature, ASF)和分组注意力(GroupFormer)。ASF包括自适应特征块(adaptive feature block)和混合局部块(mixed local block),其可以动态学习点云位置与特征之间关系以及消除均匀加权。混合局部块将局部最大值特征数据与局部自适应特征数据结合起来,以保留局部上下文细节。ASF融入编码器-解码器结构形成ASF-Net网络,同时引入分组注意力以提取全局点云特征信息。实验表明,ASF-Net在S3DIS和ScanNet v2数据集上的语义分割性能卓越,提高了点云特征提取的准确性。 展开更多
关键词 点云语义分割 自适应空间特征模块 自适应特征块 混合局部块 分组注意力
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基于ConvNeXt和可变形交叉注意力的多模态3D目标检测方法
5
作者 周鹏 宋志强 +2 位作者 胡凯 宋利鹏 李明阳 《电子测量技术》 北大核心 2025年第12期63-70,共8页
近年来,随着新能源汽车的快速发展,3D目标检测作为自动驾驶技术的核心基础正变得愈发重要。融合雷达点云与图像等多模态信息的策略,能够显著提升目标检测的准确性与鲁棒性。受BEVDet启发,本研究提出了一种基于BEV(鸟瞰图)视角的改进多... 近年来,随着新能源汽车的快速发展,3D目标检测作为自动驾驶技术的核心基础正变得愈发重要。融合雷达点云与图像等多模态信息的策略,能够显著提升目标检测的准确性与鲁棒性。受BEVDet启发,本研究提出了一种基于BEV(鸟瞰图)视角的改进多模态融合3D目标检测方法。该方法采用ConvNeXt网络结合FPN-DCN结构高效提取图像特征,并通过可变形交叉注意力机制实现图像与点云数据的深度融合,从而进一步提升模型的检测精度。在nuScenes自动驾驶数据集上的实验表明,本研究模型性能优异,在测试集上的NDS达到了64.9%,显著超越了大多数现有检测方法。 展开更多
关键词 自动驾驶 3D目标检测 多模态融合 可变形交叉注意力机制
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多层ICP闭环检测下的误差状态卡尔曼滤波多模态融合SLAM
6
作者 陈丹 陈浩 +3 位作者 王子晨 张衡 王长青 范林涛 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第5期1517-1528,共12页
同步定位与地图构建(SLAM)技术是移动机器人智能导航的基础。该文针对单一传感器SLAM技术存在的问题,提出一种基于激光雷达多层迭代最近点(MICP)点云匹配闭环检测的误差状态卡尔曼滤波(ESKF)多传感器紧耦合2D-SLAM算法。在完成视觉与激... 同步定位与地图构建(SLAM)技术是移动机器人智能导航的基础。该文针对单一传感器SLAM技术存在的问题,提出一种基于激光雷达多层迭代最近点(MICP)点云匹配闭环检测的误差状态卡尔曼滤波(ESKF)多传感器紧耦合2D-SLAM算法。在完成视觉与激光雷达多模态数据的时空同步后,建立了里程计误差模型以及激光雷达与机器视觉点云匹配误差模型,并将其应用于误差状态卡尔曼滤波进行多模态数据融合,以提高SLAM的准确性和实时性。在公共数据集KITTI下进行的Gazebo环境仿真结果表明,该所提算法能够完整还原单一激光2D-SLAM无法获取到的环境障碍物信息,并能显著提高机器人轨迹估计和相对位姿估计精度。最后,采用Turtlebot2机器人在复杂实际大场景下进行了SLAM实验验证,结果表明所提多模态融合SLAM方法可以完整复原环境信息,实现实时的高精度2D地图构建。 展开更多
关键词 移动机器人 多传感器融合 同步定位与地图构建 误差状态卡尔曼滤波 闭环检测
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基于激光测距的机械设备微小结构件调姿控制方法
7
作者 林舒萍 李惠玲 张铃 《激光杂志》 北大核心 2025年第4期240-245,共6页
微小结构件在工作状态下容易受到机械设备其他结构件的外部扰动,导致调姿控制过程中产生的过调量较大。针对该问题,本研究提出基于激光测距的机械设备微小结构件调姿控制方法。首先,标记结构件激光测距的初始位置,通过激光测距的方式捕... 微小结构件在工作状态下容易受到机械设备其他结构件的外部扰动,导致调姿控制过程中产生的过调量较大。针对该问题,本研究提出基于激光测距的机械设备微小结构件调姿控制方法。首先,标记结构件激光测距的初始位置,通过激光测距的方式捕捉结构件运动状态,得到调姿控制响应点;然后,将激光测距得到的数值处理为矢量,针对多个控制响应点设置调姿动态补偿条件;最后,结合结构件单位阶跃响应周期,设计含有左右死区补偿参数的死区补偿控制器,控制调姿过程产生的过调量,实现对机械设备微小结构件调姿控制。搭建机械设备测试平台后,通过分析结构件的位移可知,与传统控制方法相比,新方法调姿过程中产生的超调量最少,实际的动态控制性能最佳。 展开更多
关键词 激光测距 机械设备 微小结构件 调姿控制 补偿条件 响应周期
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基于光场强度涨落关联的外辐射源测距技术研究
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作者 李江源 于溢琛 《雷达科学与技术》 北大核心 2025年第1期75-81,共7页
外辐射源探测具有隐蔽性、低能耗、低成本、抗打击等优势,在微波频段技术相对成熟。光频段的外辐射源探测受制于自由空间传输引起的光场退相干,难以从直达的非合作信号和回波信号中提取确定的相位关系。本文提出了以热光场存在的强度涨... 外辐射源探测具有隐蔽性、低能耗、低成本、抗打击等优势,在微波频段技术相对成熟。光频段的外辐射源探测受制于自由空间传输引起的光场退相干,难以从直达的非合作信号和回波信号中提取确定的相位关系。本文提出了以热光场存在的强度涨落关联建立直达波和回波间相关性的方法,不依赖于电磁波的相位信息;在该相关性的基础上首次分析了以太阳光、黑体辐射等为外辐射源进行目标测距的原理及方法;最后在实验室条件下基于黑体辐射外源成功实现目标测距,并指出未来进一步提升测距距离亟待解决的技术难题。基于光场强度涨落关联的外辐射源测距技术是值得大力发展的低成本、高效探测技术。未来突破相关技术瓶颈有望建立以太阳光或目标热辐射作外源的测距系统,在车载无源雷达测距、热像仪直接测距、深空目标测距等领域具备极大的应用前景。 展开更多
关键词 热光场 强度涨落关联 光学外辐射源雷达 无源测距
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32×32元硅盖革APD探测器的凝视型激光3维成像 被引量:1
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作者 王江 王鸥 +5 位作者 陈蔚 袁利 柯尊贵 郝昕 孔繁林 姜鹏 《激光技术》 北大核心 2025年第3期463-468,共6页
为了实现对特定目标区域的高精度探测,采用了凝视型激光3维成像技术,基于自研32×32元硅盖革模式激光焦平面探测器,搭建了一套1064 nm激光3维成像实验系统。探测器组件采用带有温度采样与控制模块的斯特林制冷型封装技术,实现了在... 为了实现对特定目标区域的高精度探测,采用了凝视型激光3维成像技术,基于自研32×32元硅盖革模式激光焦平面探测器,搭建了一套1064 nm激光3维成像实验系统。探测器组件采用带有温度采样与控制模块的斯特林制冷型封装技术,实现了在深低温环境下的高控温精度、高稳定性运行;成像系统通过发射脉冲激光点阵照射目标区域,并利用上述探测器捕获激光回波信号;经距离门噪声过滤和3维点云数据预处理后,取得了200 m处目标的3维距离图像以及670 m处目标的2维强度图像。结果表明,该激光3维成像系统具有30 cm的距离分辨率,可精确展现目标的几何细节。该研究为硅盖革模式激光焦平面探测器凝视3维成像技术的实际工程应用提供了参考。 展开更多
关键词 传感器技术 凝视型激光3维成像 雪崩光电二极管 盖革模式
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一种基于差分进化算法的激光雷达波形分解算法 被引量:2
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作者 黄泽东 朱少岚 +2 位作者 赵意意 陶金有 杨建峰 《光子学报》 北大核心 2025年第3期80-93,共14页
全波形激光雷达的探测精度一定程度上依赖于波形分解精度,而目前常用的波形分解方法存在对初值敏感,分解稳定性不足等问题。针对这一现象,提出了差分进化Levenberg-Marquardt波形分解优化算法:以高斯函数为分解模型,经预处理获取参数初... 全波形激光雷达的探测精度一定程度上依赖于波形分解精度,而目前常用的波形分解方法存在对初值敏感,分解稳定性不足等问题。针对这一现象,提出了差分进化Levenberg-Marquardt波形分解优化算法:以高斯函数为分解模型,经预处理获取参数初值后,首先使用差分进化算法进行初步优化,其次使用Levenberg-Marquardt优化算法对优化结果进行改善。通过理论分析验证其分解精度高的特点,并采集实际激光雷达数据进行处理,结果证明,所提方法能在一定程度上改善波形分解对于初值敏感、分解精度不稳定等问题,有效提高激光雷达波形分解的精度和稳定性。 展开更多
关键词 全波形激光雷达 波形分解 差分进化 LEVENBERG-MARQUARDT算法 参数优化
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激光侦毒雷达折衍型长波接收光学系统设计 被引量:1
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作者 彭涛 姜勇 +4 位作者 杜赛 陈涌 李晓锋 李晶 周鼎富 《激光技术》 北大核心 2025年第3期417-423,共7页
为了提高激光侦毒雷达探测距离和环境适应性,采用被动消热差法设计折衍型长波接收光学系统,利用二元衍射面特有的色差特性,实现了光学系统消色差及2级光谱校正。在光学系统工作波长9μm~11μm、焦距270 mm、F数2.27、光学透过率不小于86... 为了提高激光侦毒雷达探测距离和环境适应性,采用被动消热差法设计折衍型长波接收光学系统,利用二元衍射面特有的色差特性,实现了光学系统消色差及2级光谱校正。在光学系统工作波长9μm~11μm、焦距270 mm、F数2.27、光学透过率不小于86.6%条件下,采用蒙特卡罗统计法进行公差分析,开展了高低温环境及系统挂飞试验,并测量关键技术指标,验证了仿真结果及设计合理性。结果表明,光学系统波前像差均方根为0.03λ,在-40℃~60℃温度范围内调制传递函数均大于0.47,像质优良;飞行试验中,应用该光学系统的激光侦毒雷达最大探测距离达到4.05 km,优于系统技术要求,所设计光学系统合格。此研究对推动生化环境激光主动遥测雷达的发展具有积极作用。 展开更多
关键词 激光技术 激光雷达 光学系统设计 验证试验 二元衍射面
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面阵激光雷达在空间站对接场景中的探测仿真与点云匹配研究 被引量:1
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作者 胡昕旸 李铭 +5 位作者 马英杰 刘鸿彬 沈佳毅 王凤香 黄庚华 舒嵘 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第8期33-47,共15页
设计了一种基于面阵单光子激光雷达的稀疏光子仿真模型和点云匹配方法,并结合匹配结果进行点云匹配效果影响因素分析。以空间交会对接为应用场景,选取天和核心舱模型为目标,依据对接任务的探测需求及激光雷达系统硬件设计参数,搭建了适... 设计了一种基于面阵单光子激光雷达的稀疏光子仿真模型和点云匹配方法,并结合匹配结果进行点云匹配效果影响因素分析。以空间交会对接为应用场景,选取天和核心舱模型为目标,依据对接任务的探测需求及激光雷达系统硬件设计参数,搭建了适用于不同探测条件的仿真模型。该模型不仅能够准确模拟实际的探测过程,而且能够生成具有代表性的高保真度点云数据,充分反映目标的空间分布和几何特征。在点云匹配中,提出了一种基于动态匹配权重因子和非线性目标函数优化的精配准方法。该方法较迭代最近点方法及其变体匹配精度提升25%,较深度学习方法匹配效率提升45%,实现高匹配精度和高匹配效率的平衡。此外,还探讨了视场角和面阵规模对点云稀疏性及匹配精度的影响,研究发现,合理选择视场角设置可以有效平衡精度与系统复杂度;在选择阵列规模时应综合考虑实际应用需求与成本效益,以优化系统性能。该研究为应用于空间站交会对接任务中的激光雷达系统设计与优化提供理论支持和技术参考。 展开更多
关键词 激光雷达 面阵探测器 空间站对接 仿真建模 点云匹配
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基于激光雷达的PointPillars-S三维目标检测算法 被引量:2
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作者 赵增旭 胡连庆 +1 位作者 任彬 袁帅 《光子学报》 北大核心 2025年第6期10-20,共11页
针对基于Pillar的目标检测算法在体素编码过程中局部细粒度丢失、主干特征提取不充分等问题,提出基于多注意力体素编码与复合主干的三维目标检测算法。该方法引入了多注意力编码模块,融合逐点注意力、通道注意力和体素注意力,增强对体... 针对基于Pillar的目标检测算法在体素编码过程中局部细粒度丢失、主干特征提取不充分等问题,提出基于多注意力体素编码与复合主干的三维目标检测算法。该方法引入了多注意力编码模块,融合逐点注意力、通道注意力和体素注意力,增强对体素内局部信息和通道信息特征提取,减少体素编码过程细粒度丢失;使用复合主干网络并结合特征融合模块,整合来自不同主干网络的特征信息,增强模型对于复杂场景的理解和表征能力;最后,分类损失函数通过增加扰动项,精细地控制不同类别样本的损失值,缓解因分类样本不平衡带来的影响。KITTI公开数据集实验结果表明,改进后的算法在满足实时性的前提下对汽车、骑行者、行人的平均检测精度分别提升1.77%、1.53%和7.68%,验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 目标检测 体素编码 注意力机制 复合主干 特征融合
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融合多尺度特征和自适应NMS的3D目标检测 被引量:2
14
作者 张李辉 刘紫燕 《电子测量技术》 北大核心 2025年第4期191-198,共8页
3D目标检测是自动驾驶感知系统的关键技术之一,能准确检测驾驶环境的状态从而保证行车安全。针对自动驾驶场景中行人和骑行者等小目标的3D检测精度较低的问题,提出一种基于多尺度特征和自适应非极大值抑制的3D目标检测算法。首先,设计... 3D目标检测是自动驾驶感知系统的关键技术之一,能准确检测驾驶环境的状态从而保证行车安全。针对自动驾驶场景中行人和骑行者等小目标的3D检测精度较低的问题,提出一种基于多尺度特征和自适应非极大值抑制的3D目标检测算法。首先,设计多尺度特征提取器,以获取大、中、小尺度的特征。其次,设计多尺度检测头以生成不同尺寸目标的候选框,从而补充小目标候选框。为了平衡多尺度候选框的数量,设计一种基于ANMS的候选框筛选算法,提高了对不同尺寸目标的检测精度。在KITTI数据集上的结果表明,改进算法在确保汽车类目标检测精度的同时,对行人和骑行者的检测精度达到62.57%和73.30%,比基线算法高2.04%和1.33%,验证了改进算法在小目标检测方面具有较好的3D检测性能。 展开更多
关键词 3D目标检测 多尺度特征 自适应非极大值抑制
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基于模糊逻辑的FBiLSTM-Attention短期负荷预测 被引量:1
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作者 张岩 康泽鹏 +2 位作者 高晓芝 杨楠 王昭雷 《河北科技大学学报》 北大核心 2025年第1期41-48,共8页
针对电力负荷数据由于受多种因素的影响具有高度不确定性的问题,将负荷数据的不确定性与深度学习算法相结合,提出了一种基于模糊逻辑的FBiLSTM-Attention短期负荷预测模型,以提高负荷预测的精度。首先,对原始数据进行数据预处理,包括缺... 针对电力负荷数据由于受多种因素的影响具有高度不确定性的问题,将负荷数据的不确定性与深度学习算法相结合,提出了一种基于模糊逻辑的FBiLSTM-Attention短期负荷预测模型,以提高负荷预测的精度。首先,对原始数据进行数据预处理,包括缺失值填充、相关性分析及数据归一化;其次,通过K-Means聚类将每个特征的数据转换成模糊规则引入模糊逻辑的处理,同时,模型结构方面采用双向长短期记忆网络(BiLSTM)和注意力机制(Attention);最后,对所提方法和传统的LSTM与BiLSTM-Attention模型的预测结果进行对比。结果表明,结合了模糊逻辑的模型精确度和鲁棒性都有了明显的提升,具有更好的预测性能。所提模型可以有效提高处理不确定性数据的能力,为负荷预测研究提供了参考。 展开更多
关键词 数据处理 模糊逻辑 负荷预测 双向长短期记忆网络 注意力机制
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一种激光雷达传感数据可信度评估方法设计 被引量:1
16
作者 王莉萍 邱建林 《现代雷达》 北大核心 2025年第1期64-70,共7页
由于现有方法在对激光雷达数据可信度进行评估时未考虑其长距离约束影响,导致评估结果不准确的问题,文中提出了一种激光雷达传感数据可信度评估方法设计。先针对激光雷达数据进行激光雷达作用距离分析,然后以此为约束条件,结合反向传播... 由于现有方法在对激光雷达数据可信度进行评估时未考虑其长距离约束影响,导致评估结果不准确的问题,文中提出了一种激光雷达传感数据可信度评估方法设计。先针对激光雷达数据进行激光雷达作用距离分析,然后以此为约束条件,结合反向传播神经网络,完成激光雷达传感数据评估模型的建立,最后利用隐藏层的激活函数激活数据可信显著度,通过权重训练得出信道误差和待评估数据误差。以二者间的误差阈值为判定依据,进行数据可信度评估。测试结果证明,所提方法可信度评估准确性高,可行性强,算法具有一定适应能力。 展开更多
关键词 激光雷达 可信度评估 反向传播神经网络 信度向量 评估集
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基于星载激光雷达光子分布特征的湖面近岸水体浊度反演 被引量:1
17
作者 陈恒 何荣 +2 位作者 吴晓玲 张帅帅 朱晨晨 《光学精密工程》 北大核心 2025年第12期1971-1983,共13页
为实现利用星载激光雷达数据反演湖面近岸水体浊度,本文对ICESat-2等数据进行处理以提取湖面水体光子分布特征,基于不同浊度条件下湖面光子分布特征不同的特性反演浊度。本文以北美五大湖区的伊利湖为研究区域,采用自适应参数的剪枝四... 为实现利用星载激光雷达数据反演湖面近岸水体浊度,本文对ICESat-2等数据进行处理以提取湖面水体光子分布特征,基于不同浊度条件下湖面光子分布特征不同的特性反演浊度。本文以北美五大湖区的伊利湖为研究区域,采用自适应参数的剪枝四叉树算法对ICESat-2的ATL03级数据进行去噪,提取湖面光子点数据,并结合实测数据获取了湖面光子的穿透深度、光子密度、衰减速率三个方面的关键光子特征。通过整合实测浊度数据及光子点特征数据,运用机器学习回归算法反演浊度。实验结果表明,随机森林(Random Forest)算法在浊度反演中表现最佳,其决定系数(R2)达到0.93,平均绝对误差(MAE)为2.04 NTU,均方根误差(RMSE)为2.67 NTU,结果表明该方法在0~50 NTU浊度范围内具有较高的反演精度。为进一步验证方法在不同浊度条件下的适用性,将实验数据划分为中低浊度组(0~30NTU)和高浊度组(>30 NTU)进行对比分析。结果显示中低浊度组的反演精度略高于高浊度组。为湖泊水体浊度的遥感监测提供了新的技术途径。 展开更多
关键词 ICESat-2 湖面近岸水体 浊度反演 激光雷达 随机森林
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基于遗传算法的激光雷达点云半径滤波 被引量:1
18
作者 赵哲 周维龙 +4 位作者 龙欢 周红 梁登辉 柳骏涛 李小宝 《激光技术》 北大核心 2025年第2期210-215,共6页
点云降噪对激光雷达成像系统的精度至关重要。为了降低由接收器、多径效应、外部干扰和大气扰动引起的噪声,采用基于遗传算法的半径滤波进行降噪,通过遗传算法优化了半径滤波的关键参数(过滤半径和近邻阈值)。结果表明,在简单与复杂场景... 点云降噪对激光雷达成像系统的精度至关重要。为了降低由接收器、多径效应、外部干扰和大气扰动引起的噪声,采用基于遗传算法的半径滤波进行降噪,通过遗传算法优化了半径滤波的关键参数(过滤半径和近邻阈值)。结果表明,在简单与复杂场景中,该算法保持了去噪精度和点保留率,同时提高了噪声召回率;复杂环境下噪声召回率比半径滤波提高了约21%,比统计滤波提升了约16%。该方法为激光雷达数据的处理提供了一种新颖有效的解决方案,对于提高激光雷达成像质量、提升数据处理效率以及自动化分析具有较为重要的应用价值。 展开更多
关键词 成像系统 降噪 遗传算法 点云
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基于三维激光点云的船舶检测与跟踪
19
作者 黄磊 陈玥 +2 位作者 李赵春 祁良剑 程玉柱 《激光与红外》 北大核心 2025年第5期686-693,共8页
随着水上交通和航运事业的不断发展,河道行驶船舶的检测和跟踪越来越重要。目前基于图像的船舶检测与跟踪的方法已经较为成熟,但由于图像缺失深度信息,导致其不能直接获得船舶的3D尺寸和空间位置。而三维激光雷达生成的点云数据,天然携... 随着水上交通和航运事业的不断发展,河道行驶船舶的检测和跟踪越来越重要。目前基于图像的船舶检测与跟踪的方法已经较为成熟,但由于图像缺失深度信息,导致其不能直接获得船舶的3D尺寸和空间位置。而三维激光雷达生成的点云数据,天然携带精确的几何信息和距离信息,在船舶的检测和跟踪方面有巨大的发展潜力。三维点云的目标检测目前可分为基于经典点云算法的检测方式和基于深度学习的检测方式。若采用基于经典点云算法的检测方式对船舶进行检测,存在泛化性差、相临近的船舶点云无法区分等问题。因此本文采用基于焦点稀疏卷积的PV-RCNN++改进算法对河道行驶的船舶进行检测。该改进算法不仅能很好地区分各种情况下的船舶点云,还可以提高对远处船舶的识别能力,相比基于经典点云算法的目标检测方式,在实际场景中的检测精度提高了11.56%。在此基础上,本文提出了一种基于船舶间位置和3D尺寸关联程度进行多目标匹配与跟踪的方法,其中采用ICP配准计算船舶速度并预测船舶位置。实测数据验证结果表明,所提出的船舶跟踪方法具有稳定的跟踪性能,能够准确匹配相邻数据帧之间的船舶。 展开更多
关键词 三维点云 深度学习 船舶检测 PV-RCNN++ 焦点稀疏卷积 船舶跟踪 关联矩阵
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基于模糊熵的单木骨架重建方法
20
作者 赵永辉 颜培钰 +4 位作者 谷俊涛 李振 彭勋辉 李超 刘淑玉 《现代电子技术》 北大核心 2025年第7期139-145,共7页
在对点云数据进行采集时,由于激光雷达设备和拍摄高度等因素导致点云质量存在差异,将影响后续重建结果。针对输入点云质量不高或拓扑结构不完整的问题,文中采用一种基于骨架的方法提取树木的原始骨架,通过最短路径算法构建一个最小生成... 在对点云数据进行采集时,由于激光雷达设备和拍摄高度等因素导致点云质量存在差异,将影响后续重建结果。针对输入点云质量不高或拓扑结构不完整的问题,文中采用一种基于骨架的方法提取树木的原始骨架,通过最短路径算法构建一个最小生成树(MST),通过模糊熵迭代方法去除冗余部分简化原始骨架。利用基于优化的拟合圆柱体序列进行重建,以近似模拟树枝的几何形状。实验结果表明,在点云数量非常有限的情况下,该方法的单木重建精度也可以达到85%左右。而在点云数量较多的情况下,重建精度可提高至90%左右,且能够处理不同形状和结构的树木,对树木主干以及具有高密度点云的矮树具有良好的重建效果。 展开更多
关键词 激光雷达 树木骨架 MST 模糊熵迭代 拟合圆柱体序列 重建精度
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