计算成像论文速递 | Optics Express 2023, Weak non-line-of-sight target echoes extraction without accumulation
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本文提出了两种在非视距成像(NLOS)中提取弱目标回波的新方法。
第一种方法:双探测器方法
- 通过两个探测器配合使用并配合软件操作来增强对弱信号的检测能力，在防止硬件AND门引入时间分辨率损失的同时实现更好的效果。
- 将返回光束分成两束，并各自独立地进入两个探测通道。
- 软件操作采用两个通道的最小保持值作为置信系数，并分别与其相乘作为权重计算的方式来放大两通道相似部分（目标信号），从而有效抑制单通道噪声的影响。
- 该方法能够显著提升对弱第三次反射目标回波的检测能力，在返回光子数量减少一半的情况下仍然能够利用时间相关性过滤技术来提高信噪比。
第二种方法:流水线方法
- 采用流水线滤波法，并通过分析时间序列直方图之间的相关性来提取目标回波轨迹。
- 通过预处理抑制背景噪声并平滑直方图来增强信号质量。
- 对候选的目标回波施加宽度限制，并将其作为流水线的前端部分。
- 在后续帧中对候选目标进行搜索，并对所得结果进行评估和分割处理。
- 最终筛选出置信度最高、最稳定的流水线作为目标回波的特征表示。
- 该方法能够通过分析目标回波的时间相关性，在复杂噪声环境中有效识别和追踪其运动轨迹。
实验验证了上述两种方法的有效性:
双探测器方法能增强对静止弱目标的探测。
流水线方法能跟踪运动弱目标的轨迹。
综合运用两种方法,有效实现弱目标的定位与追踪,并验证了该滤波方法在时间相关特征下的有效性
总结:
本文聚焦于非定位误差（NLOS）场景下的弱目标回波信号提取难题，并提出了一种创新性的解决方案。具体而言，在研究中我们设计并实现了两种新型检测手段：基于空间时间相关性的静止目标探测器和基于时间相关性的运动目标跟踪系统。其中前者通过空间-时间相关分析显著提升了静止目标的探测性能；后者则能够有效捕获并解析运动物体的运行轨迹信息。值得注意的是，在现有研究的基础上, 本方案采用了全新的处理思路: 与传统方法不同的是, 本研究提出的方法无需依赖直接叠加技术, 而是通过分析信号的相关特性实现了有效的去噪处理。
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