[发明专利]基于虚拟仪器的激光雷达三维成像系统

摘要

一种基于虚拟仪器的激光雷达三维成像系统，包括三维场景建模、Lidar试验系统仿真环境建模、全波信号处理、三维重建四个功能模块；(1)三维场景建模模块：载入三维模型元件，设置背景色、视角控制、光照、投影模式、显示模型等基本场景项目；(2)Lidar试验系统仿真环境建模模块：包括激光脉冲模型、大气传输模型、目标交互模型、接收单元模型四个子模块建模；激光脉冲模型按照激光的波长、脉宽、能量等性质对激光源进行模拟；大气传输模型对试验的大气环境进行模拟，生成噪声模型对激光进行作用；目标交互模型对激光与探测目标作用模拟，包括镜面反射、漫反射、表面反射、散斑；接收单元模型用以模拟传感后产生的探测器噪声、放大器噪声。

主权项

一种基于虚拟仪器的激光雷达三维成像系统，其特征是包括三维场景建模、Lidar试验系统仿真环境建模、全波信号处理、三维重建四个功能模块； (1)三维场景建模模块：载入三维模型元件，设置背景色、视角控制、光照、投影模式、显示模型等基本场景项目，对读入的包括地形、植被、飞机的范围纹理、大小、位置、数目进行控制，其中飞机的位置对应激光源位置，试验中动态变化，最终呈现机载Lidar成像试验动态场景，并输出最终的DSM表面高程数据，以备后续试验； (2)Lidar试验系统仿真环境建模模块：包括激光脉冲模型、大气传输模型、目标交互模型、接收单元模型四个子模块建模；激光脉冲模型按照激光的波长、脉宽、能量等性质对激光源进行模拟；大气传输模型对试验的大气环境进行模拟，生成噪声模型对激光进行作用；目标交互模型对激光与探测目标作用模拟，包括镜面反射、漫反射、表面反射、散斑；接收单元模型用以模拟传感后产生的探测器噪声、放大器噪声。通过对四个模型顺序建模，设置高程差、温度、飞行角度等系统参数，最终输出各时间段目标相应像素点的全波信号； (3)全波信号处理模块：针对各时间段产生的回波信号进行处理，恢复像素点深度、强度信息。该模块主要包括信号增强、去噪、平滑、分解四个部分； (4)三维重建模块：该模块为机载激光雷达试验提供最终的可视化的三维成图；针对全波信号处理模块提供的目标完整的深度及强度信息，生成距离像、强度像；通过分割分类划分为非地面点与地面点两类信息；地面点信息建立网格，对地面点进行三角划分，融合强度信息，最终重建生成数字高程模型(DEM)。