[发明专利]一种激光反射断层成像多角度激光回波配准方法

权利要求书

1.一种激光反射断层成像多角度激光回波配准方法，该方法用于激光雷达成像中对激光回波执行配准处理，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，从所述激光雷达提取该雷达接收的多个角度的雷达回波信号，转到步骤2；

步骤2，对接收的所述雷达回波信号使用滤波反投影算法复原目标图像得到重构图像，并对重构图像进行阈值化处理；转到步骤3；

步骤3，根据阈值化处理结果给出直线初始估计，由这几条估计直线围成闭合目标轮廓，构建估计图像；转到步骤4；

步骤4，计算重建图像与估计图像的误差函数，改变直线参数直到误差函数最小；转到步骤5；

步骤5，确定各条直线的参数，提取出其围成封闭图形的轮廓，得到各角度估计投影的峰值位置坐标；转到步骤6；

步骤6，按照每个投影峰值相对拟合结果的偏差，进行配准；转到步骤7；

步骤7，用配准后的投影数据再次重建目标图像。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤2中所述的滤波反投影算法采用R-L函数滤波反投影算法。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤2中所述的重构图像进行阈值化处理过程是采用迭代阈值法确定最佳阈值使用最佳阈值对图像进行阈值化处理，处理流程包括以下子步骤：

步骤2.1，先求出图像的最大灰度值T_max和最小灰度值T_min，取最大灰度值T_max和最小灰度值T_min的平均值作为初始阈值；

步骤2.2，以平均值作为初始阈值，根据该初始阈值将图像分割后，再求出分割图像的最大灰度值和最小灰度值，计算分割图像的平均灰度值

步骤2.3，重复步骤2.1和步骤2.2直到满足：

步骤2.4，以此时的作为最佳阈值，采用该最佳阈值对图像G进行阈值化处理得到阈值分割图像。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中所述的直线初始估计包括以下子步骤：

步骤3.1，计算图像中所有点的梯度大小和方向，然后将梯度方向变化小且相邻的点作为一个连通域，根据每一个连通域的矩形度判断是否需要按照规则将其断开以形成多个矩形度较大的连通域，最后对生成的所有的连通域做改善和筛选，保留其中满足条件的连通域，即为最后的直线检测结果；

步骤3.2，由直线段L₁，L₂，...，L_n围成闭合目标轮廓，构建估计图像；

步骤3.21，求出各线段所在直线的交点坐标，然后将相距小于距离分辨率的交点坐标合并，取其坐标平均值形成新的交点坐标作为封闭图形的顶点；

步骤3.22，依次连接各新的交点坐标形成首位连接的直线段L₁′，L₂′，...，L_m′，利用这些线段最终构建闭合图形即估计图像。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4中所述计算重建图像与估计图像的误差函数，其包括以下子步骤：

选取归一化平均绝对值距离测量值r来评价图像重建误差大小，r的表达式为：

其中ti，j和ri，j分别表示重建图像与估计图像中像素坐标(i，j)处的像素灰度值，ROI表示重建图像所在区域，通过改变直线参数直到误差函数最小。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤6的配准过程包括：

步骤6.1，确定直线段的参数，利用校正后的估计图像做radon变换取第一个峰值点作为该角度下的投影峰值位置；

步骤6.2，通过修正各角度下每个投影峰值相对估计结果的偏差，对各角度下激光回波波形数据进行配准；

步骤6.3，用配准后的投影数据再次重建目标图像。