[发明专利]一种面阵盖革APD激光雷达距离像强度像生成系统

说明书

本发明公开了一种面阵盖革APD激光雷达距离像强度像生成系统，包括：读写控制模块，用于对连续N帧单脉冲探测值进行读写操作，输出连续N帧相同位置的单脉冲探测值；传输控制模块，用于控制连续N帧相同位置的单脉冲探测值输入稀疏的脉冲值直方图和包络直方图统计模块；脉冲值直方图和包络直方图统计模块，用于对连续N帧相同位置的单脉冲探测值进行统计，得到脉冲值直方图和包络直方图；自适应峰值判别的峰值检测模块，用于根据稀疏的脉冲值直方图和包络直方图，进行峰值判别，得到距离像和强度像；多特征融合的阈值分割模块，用于对激光的距离像和强度像进行阈值分割，得到目标距离像和目标强度像。本发明数据通过率高、资源消耗低。

技术领域

本发明属于激光雷达和数字电路设计技术领域，更具体地，涉及一种面阵盖革APD激光雷达距离像强度像生成系统。

背景技术

面阵盖革模式APD激光雷达三维成像系统具有灵敏度高、作用距离远、成像速度快、易于系统小型化的特点，适用于实时性要求高的系统，是非扫描激光主动成像方案的热点发展方向之一。

对于单光子触发的激光雷达得到的激光数据，目前普遍使用多脉冲累积的方式，采用峰值判别法得到距离值，生成激光距离像与强度像。算法如果采用软件实现，需要累积多帧并逐像素的统计直方图进而生成距离像和强度像，计算量较大，对微处理器造成较大的运算负荷，难以满足系统实时性的要求。频繁的读写切换和随机访问将会降低存储器的带宽利用率，导致外部存储器访问的带宽瓶颈，进而制约片上电路计算能力的提高。激光雷达成像算法如果采用传统的直方图统计方式，将会因为密集性造成存储资源需求的急剧增加，同时因为直方图的稀疏性使存储器的大部分空间未被利用，造成存储资源的浪费。因此激光雷达距离像强度像生成算法的硬件实现，需要解决算法中直方图密集性和稀疏性带来的资源需求膨胀和资源利用率低的问题。用多脉冲累积方法生成的激光距离像与强度像增强了目标，但是仍然有大量背景噪声点的干扰。

由此可见，现有技术存在存储器的带宽利用率低、存储资源的浪费、大量背景噪声点的干扰的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种面阵盖革APD激光雷达距离像强度像生成系统，由此解决现有技术存在存储器的带宽利用率低、存储资源的浪费、大量背景噪声点的干扰的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种面阵盖革APD激光雷达距离像强度像生成系统，包括：

读写控制模块，用于对连续N帧单脉冲探测值进行读写操作，输出连续N帧相同位置的单脉冲探测值；

传输控制模块，用于控制连续N帧相同位置的单脉冲探测值输入稀疏的脉冲值直方图和包络直方图统计模块；

脉冲值直方图和包络直方图统计模块，用于对连续N帧相同位置的单脉冲探测值进行统计，得到脉冲值直方图和包络直方图；

自适应峰值判别的峰值检测模块，用于根据稀疏的脉冲值直方图和包络直方图，进行峰值判别，得到距离像和强度像；

多特征融合的阈值分割模块，用于对激光的距离像和强度像进行阈值分割，得到目标距离像和目标强度像。

进一步地，读写控制模块包括：异步FIFO、合并FIFO和DDR存储器读写控制模块，

所述异步FIFO，用于对连续N帧单脉冲探测值进行跨时钟域的处理，得到异步FIFO处理数据；

所述合并FIFO，用于对异步FIFO处理数据进行位宽合并和图像缓存，得到合并FIFO的水位信号和位宽合并后的图像数据；

所述DDR存储器读写控制模块，用于根据合并FIFO的水位信号对位宽合并后的图像数据进行写入操作，利用层次化状态机进行带宽优化的读写操作，输出连续N帧相同位置的单脉冲探测值。