條紋管激光雷達作為具有研究前景的激光雷達之一,可以在全波形采樣的基礎(chǔ)上,同時獲取多個探測區(qū)域及目標的高精度三維信息,在機載激光雷達測繪領(lǐng)域具備廣闊的發(fā)展前景。在實地測繪過程中,條紋管激光雷達系統(tǒng)每秒獲得的回波數(shù)據(jù)可以達到幾百兆,使得高速海量回波數(shù)據(jù)的分析和處理成為目前的重點研究方向。而現(xiàn)有的分類識別方法是針對條紋回波數(shù)據(jù)反演出的點云數(shù)據(jù)進行分類和識別工作,這種二次數(shù)據(jù)處理方法降低了雷達數(shù)據(jù)的準確性和時效性,對后期雷達應(yīng)用推廣產(chǎn)生了一定影響。因此,針對條紋管激光雷達回波數(shù)據(jù)及圖像的直接分類提取研究是必要的。隨著機器學習以及深度學習的發(fā)展,越來越多的機器學習方法被引入到圖像處理領(lǐng)域,解決如圖像識別、圖像分類等任務(wù)。其中隨機森林算法是在決策樹算法的基礎(chǔ)上融合了集成學習方法得到的強分類器,在分類任務(wù)和回歸任務(wù)中均有出色表現(xiàn)。本文基于隨機森林算法,提出了直接對原始條紋回波信號進行分類處理,并結(jié)合圖像識別技術(shù)提出了對條紋圖像中的目標區(qū)域進行單獨提取和歸類的方法。該方法結(jié)合了隨機森林算法的快速性和抗干擾能力,較好的解決了現(xiàn)有條紋回波數(shù)據(jù)二次分類方法時效性和準確性較差的問題,在對不同地形的分類任務(wù)中都... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1條紋管成像系統(tǒng)示意圖[9]

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-3-信號時序進行同步記錄。2002年，以該系統(tǒng)為探測器的機載激光雷達對海洋底及隱藏在樹冠后的目標進行了成像。圖1-2海洋中的礦井目標成像[10]2003年，A.J.Nevis等[11]進一步將可實現(xiàn)距離分辨成像的條紋管激光雷達應(yīng)用于水下目標的探測中，通過使用兩臺條紋相機拼接成像得到了水下一輪胎目標的距離像。并提出了將原始回波數(shù)據(jù)的波峰位置作為目標距離，峰值高度作為目標強度，將三維像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化增強為二維強度圖和距離圖。在2005年后，已有條紋管激光雷達用于軍事裝備，如美軍MH-60S直升機就裝載了以條紋管激光雷達為探測器的AN/AES-1機載激光水雷探測系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用條紋管成像測距傳感器對水面及靠近水面的水雷和其他目標進行探測、分類和定位[12]。圖1-3裝載條紋管激光雷達探測系統(tǒng)的MH-60S直升機[12]1.2.2條紋管激光雷達國內(nèi)研究進展國內(nèi)的條紋管激光雷達技術(shù)起步較晚，2004年，趙寶升和陳敏[13]針對國內(nèi)的技術(shù)空白，對單狹縫掃描條紋管激光雷達系統(tǒng)的成像原理進行了介紹。2005年，哈爾濱工業(yè)大學王騏教授課題組對條紋管激光雷達探測系統(tǒng)展開了深入研究。2007年，王騏和劉金波等[14]詳細分析了條紋管激光成像器的系統(tǒng)組成和工

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-3-信號時序進行同步記錄。2002年，以該系統(tǒng)為探測器的機載激光雷達對海洋底及隱藏在樹冠后的目標進行了成像。圖1-2海洋中的礦井目標成像[10]2003年，A.J.Nevis等[11]進一步將可實現(xiàn)距離分辨成像的條紋管激光雷達應(yīng)用于水下目標的探測中，通過使用兩臺條紋相機拼接成像得到了水下一輪胎目標的距離像。并提出了將原始回波數(shù)據(jù)的波峰位置作為目標距離，峰值高度作為目標強度，將三維像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化增強為二維強度圖和距離圖。在2005年后，已有條紋管激光雷達用于軍事裝備，如美軍MH-60S直升機就裝載了以條紋管激光雷達為探測器的AN/AES-1機載激光水雷探測系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用條紋管成像測距傳感器對水面及靠近水面的水雷和其他目標進行探測、分類和定位[12]。圖1-3裝載條紋管激光雷達探測系統(tǒng)的MH-60S直升機[12]1.2.2條紋管激光雷達國內(nèi)研究進展國內(nèi)的條紋管激光雷達技術(shù)起步較晚，2004年，趙寶升和陳敏[13]針對國內(nèi)的技術(shù)空白，對單狹縫掃描條紋管激光雷達系統(tǒng)的成像原理進行了介紹。2005年，哈爾濱工業(yè)大學王騏教授課題組對條紋管激光雷達探測系統(tǒng)展開了深入研究。2007年，王騏和劉金波等[14]詳細分析了條紋管激光成像器的系統(tǒng)組成和工

【參考文獻】：
期刊論文
[1]改進隨機森林算法的圖像分類應(yīng)用[J]. 張志禹,吉元元,滿蔚仕.  計算機系統(tǒng)應(yīng)用. 2018(09)
[2]條紋原理激光雷達成像仿真及實驗[J]. 董志偉,張偉斌,樊榮偉,李旭東,陳德應(yīng),于欣.  紅外與激光工程. 2016(07)
[3]條紋管激光雷達回波噪聲特性研究[J]. 董志偉,張瑞環(huán),張偉斌,陳默然,李旭東,樊榮偉,閆仁鵬,陳德應(yīng),于欣,王正國.  光學學報. 2016(09)
[4]新型選通成像激光告警技術(shù)的發(fā)展[J]. 張欣,李延勝.  艦船電子工程. 2015(06)
[5]一種基于類別不平衡數(shù)據(jù)的層次分類模型[J]. 施培蓓,劉貴全,汪中,衛(wèi)兵.  中國科學技術(shù)大學學報. 2015(01)
[6]激光雷達的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J]. 趙一鳴,李艷華,商雅楠,李靜,于勇,李涼海.  遙測遙控. 2014(05)
[7]條紋管成像激光雷達距離模型的研究[J]. 馬晨寧,韓紹坤,趙文,王平.  北京理工大學學報. 2012(06)
[8]條紋管成像激光雷達條紋數(shù)據(jù)提取算法[J]. 馬晨寧,趙文,韓紹坤,王平.  中國激光. 2012(04)
[9]隨機森林方法研究綜述[J]. 方匡南,吳見彬,朱建平,謝邦昌.  統(tǒng)計與信息論壇. 2011(03)
[10]條紋管激光成像雷達水下探測成像研究進展[J]. 孫劍峰,郜鍵,魏靖松,王騏.  紅外與激光工程. 2010(05)

博士論文
[1]隨機森林算法優(yōu)化研究[D]. 曹正鳳.首都經(jīng)濟貿(mào)易大學 2014
[2]隨機森林及其在遙感影像處理中應(yīng)用研究[D]. 雷震.上海交通大學 2012

碩士論文
[1]波形采樣激光雷達點云數(shù)據(jù)的均勻化處理研究[D]. 孫立羽.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[2]條紋原理激光雷達回波信號提取技術(shù)研究[D]. 張瑞環(huán).哈爾濱工業(yè)大學 2017
[3]隨機森林的特征選擇和模型優(yōu)化算法研究[D]. 雍凱.哈爾濱工業(yè)大學 2008



本文編號：2914215