计算成像论文速递 | Optics Express 2023, Weak non-line-of-sight target echoes extraction without accumulation

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

• 利用两个探测器并结合软件操作提高对弱信号的检测能力,避免硬件AND门引入的时间分辨率损失。
  • 将返回光束分为两道,独立进入两个探测通道。
  • 软件操作采取两个通道的最小保持值作为置信系数,与每个通道相乘作为加权计算,可放大两通道相似部分(目标信号),抑制单通道噪声。
  • 该方法可提高对弱第三次反射目标回波的检测能力,在返回光子减半的情况下,仍可利用时间相关性过滤提高信噪比。

第二种方法:流水线方法

• 引入流水线滤波法,利用时间序列直方图之间的时间相关性提取目标回波轨迹。
  • 预处理抑制背景噪声,平滑直方图。
  • 对候选目标回波进行宽度限制,作为流水线头。
  • 在后续帧内搜索候选目标,拆分及评分流水线。
  • 最终提取置信度最高的流水线作为目标回波。
  • 该方法能利用目标回波的时间相关性,从强噪声中提取目标运动轨迹。

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。

• 将两种方法结合,实现了对弱目标的定位和跟踪,证明了基于时间相关性特征滤波的有效性。

总结:

本文针对NLOS中的弱目标回波提取问题,提出了双探测器方法和流水线方法,前者利用空间时间相关性提高静止目标探测能力,后者利用时间相关性提取运动目标轨迹。这两种方法都不依赖直接累积而是利用相关性特征进行滤波,可有效突出弱目标回波,减少误报概率,对NLOS成像和定位有重要意义。