Noise-suppression algorithm of GM-APD lidar based on Markov random field

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作者
Lin Ma,Jianfeng Sun,Di Liu,Xin Zhou
出处
期刊:Optics and Laser Technology [Elsevier BV]
卷期号:169: 110026-110026
标识
DOI:10.1016/j.optlastec.2023.110026
摘要

Background light easily affects a Geiger-mode avalanche photodiode (GM-APD) laser imaging, detection, and ranging (Lidar), and its detection ability is significantly reduced in strong light environments. Improving imaging performance under a low signal-to-back ratio has become critical. A GM-APD lidar noise-suppression algorithm based on a Markov random field is proposed. The field objective function and prior model are established using similar centre and adjacent pixel features. Both enhance the feature difference between a strong background light and a weak echo signal and improve the ability of weak echo signal reconstruction under an ultra-low signal-to-background ratio (SBR). Imaging experiments of long-distance building targets under varying illumination verified the noise-suppression ability of the algorithm. When the SBR is 0.0055, target recovery can reach 19.40%, and recovery of the whole array image can reach 60.94%. Compared with the sparse Poisson intensity reconstruction algorithm, the image signal-to-noise ratio is improved by 83 dB, and the average depth error was reduced by 36.14 cm. The proposed algorithm improves the imaging performance under ultra-low SBR; it significantly promotes the development of GM-APD lidar all-time applications.

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