基于光子计数的三维距离图像时域实时去噪方法

摘要

本发明公开了一种基于光子计数的三维距离图像时域实时去噪方法，该方法首先利用噪声光子和信号光子的飞行时间所具有的不同特性，改进传统的基于最大似然估计算法的成像模型；然后利用该先验知识作为判断信号光子和噪声光子的判别标准，对探测器后续探测到的光子进行顺序检测，同时利用后续探测到的被判定为信号光子的飞行时间，对该标准进行实时更新；最后，利用探测到的信号光子数K作为每个像素点停止采样的阈值条件，自适应决定每个像素点的最佳距离信息，并重构出目标清晰的三维距离图像。本发明不仅能够抑制光子计数过程固有泊松噪声的影响，而且避免了传统的基于最大似然估计算法成像模型需要生成光子计数直方图的过程，减少了成像时间。

主权项

一种基于光子计数的三维距离图像时域实时去噪方法，其特征在于步骤如下：第一步，估计目标距离的初步先验信息，在目标场景的每个像素点探测过程中，利用噪声光子和信号光子的不同特性改进传统的基于最大似然估计算法的成像模型，即利用连续探测到的N个相邻光子为单元，并以该N个光子的飞行时间均值作为目标距离的初步先验信息估计；第二步，时域实时去噪，抑制噪声光子的影响，在每个像素点探测过程中，利用上述第一步得到的目标距离的初步先验信息，作为判断信号光子响应和噪声光子响应的判别标准，结合噪声光子和信号光子的飞行时间所具有的不同特性，对探测器后续响应到的光子进行顺序检测，并对这信号光子和噪声光子采取不同的处理方法：忽略被判定为噪声的光子响应，仅保留被判定为信号的光子响应，并利用其光子飞行时间对目标距离的初步先验信息进行实时更新，即对目标距离的初步先验信息进行增强，使其逐渐趋近目标距离的真实值；第三步，逐点估计目标的距离信息，重构出目标的三维距离图像，利用上述第二步在每个像素点处采集得到的信号光子计数K，作为每个像素点停止采样的阈值条件，即在每个像素点处探测过程中，当探测器响应到K个信号光子响应时，则转移到下一像素点重复这一过程，直到扫描完整个目标场景为止；并利用该K个信号光子的飞行时间的加权平均值作为该像素点的距离估计，重构出目标清晰的三维距离图像。