[发明专利]一种基于强度引导的远距离激光雷达深度估计方法

权利要求书

1.一种基于强度引导的远距离激光雷达深度估计方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤1：利用强度信息和回波信号的时空相关性，对激光雷达三维点云数据交替进行多尺度超像素的建立和快速时域开窗，完成数据预处理；

步骤2：采用优化框架，基于预处理后的激光雷达三维点云数据的泊松分布模型，建立数据项与强度信息引入的正则项相结合的深度估计成本函数；

步骤3：使用交替方向乘子算法从成本函数中估计深度图像。

2.根据权利要求1所述的基于强度引导的远距离激光雷达深度估计方法，其特征在于，对激光雷达三维点云数据交替进行多尺度超像素的建立和快速时域开窗的具体方法为：

步骤1.1：设当前阶段为l，1≤l≤l_max，其中，l_max为预设的最大的阶段数；

步骤1.2：对强度图r^l-1使用边缘检测Canny算子，获得标记边缘的二进制矩阵D^l，其中，D^l(i,j)为矩阵D^l中元素；并使用矩阵F^l标记深度图t^l-1中的空像素和噪声像素，其中，F^l(i,j)为矩阵F^l中元素；

步骤1.3：进行超像素的建立，对每个像素(i,j)，超像素N_i,j的具体公式为：

N_i,j＝{(x,y)∈{i-l...,i+l}×{j-l...,j+l}:

F^l-1(x,y)＝0,D^l-1(x,y)＝D^l-1(i,j),

其中，为像素(x,y)与像素(i,j)的强度差，R为阈值；

对像素(x,y)∈N_i,j，与像素(i,j)处于同一边缘，且既不是空像素又不是噪声像素，当强度差小于阈值R，将他们合并成一个新的超像素n，此时，光子计数直方图表达为将这些像素视作新的超像素n，T为时间单元的总数；

对像素)x,y)∈{i-l…,i+l}×{j-l…,j+l}且F^l-1(x,y)＝0，但是D^l-1(x,y)≠D^l-1(i,j)或保留原来尺度的超像素；

对像素(x,y)∈{i-l...,i+l}×{j-l...,j+l}且F^l-1(x,y)＝1，它们为空像素或噪声像素，光子计数直方图表达为与超像素n中像素个数的商；

步骤1.4：进行快速时域开窗，对每个像素(i,j)上时间单元个数为T的直方图开窗后，得到数据其中，为经过阶段l处理后像素(i,j)上第t个时间单元的光子计数，T_m^l(i,j)为开窗后区间的第一个时间单元，T_w为预设时间单元个数；

步骤1.5：使用最大似然估计得到强度图r^l和深度图t^l，具体公式为：

式中，为像素(i,j)上经过阶段l处理后的第t个时间单元的光子计数，N_r为行像素个数，N_c为列像素个数；

步骤1.6：若满足判决条件：若在当前阶段l上没有空像素和噪声像素，即F^l(i,j)＝0，或达到预设的最大的阶段数l_max，得到处理后的激光雷达点云数据其中，为超像素n上第t个时间单元的光子计数，N_superpixel为超像素总数，T_m(n)为超像素n上开窗后区间的第一个时间单元，否则，l＝l+1，并重复步骤1.1～1.6。