距離圖像是指由波束掃描和脈衝反射測距相結合形成的圖像，它與常規的光學圖像相比具有一些不同的統計特性。距離圖像是一種記錄空間深度的特殊圖像，從它可直接得到三維信息。
雷射成像雷達的原理是按照一定的方式掃描發射雷射脈衝，當雷射脈衝遇到物體時反射回來，測量雷射的收發時間差即可測出目標到觀測點的距離。脈衝雷射在二維空域內按一定的格式掃描整個視場，就可獲得距離圖像。
基本介紹
- 中文名：距離圖像
- 外文名：Distance Image
- 歸屬學科：數字圖像處理
- 基本釋義：物體表面與成像器間相對距離圖像
- 特徵：頻域特徵;統計特性;噪聲特性
- 領域：人工智慧
概念,頻域特徵,統計特性,噪聲特性,套用,
概念
距離圖像是指由波束掃描和脈衝反射測距相結合形成的圖像，它與常規的光學圖像相比具有一些不同的統計特性。距離圖像是一種記錄空間深度的特殊圖像，從它可直接得到三維信息。雷射成像雷達的原理是按照一定的方式掃描發射雷射脈衝，當雷射脈衝遇到物體時反射回來，測量雷射的收發時間差即可測出目標到觀測點的距離。脈衝雷射在二維空域內按一定的格式掃描整個視場，就可獲得距離圖像。雷射成像雷達的原理如圖 1 所示。這樣得到的距離圖像常常存在較大的噪聲干擾，需要進行圖像增強處理。
頻域特徵
距離圖像是依靠對空間景物反射信號的採樣獲得的。根據二維空間的採樣定理, 如果二維信號
的傅立葉頻譜
滿足
在實際套用中難以對景物的空間頻譜特性進行精確估計，往往根據角解析度和距離解析度兩個指標來約束採樣密度，使之在本質上符合採樣定理。人們所關心的圖像中的目標通常是高頻細節不很多的，而其大小是在整幅圖像中占有較大範圍的，因此其空間頻譜在總體上表現為低頻特性，應該採用低通濾波器抑制噪聲，突出目標。當然，如果單純地採用低通濾波可能使目標中的細節和邊緣變得模糊不清，同時也會使複雜的背景被平滑而變模糊。分層濾波方法能在一定程度上克服這個缺點。
統計特性
通常認為圖像中存在目標和背景兩種信息。對於常規的光學灰度圖像來說，其統計直方圖常常呈現雙峰形狀，目標和背景的灰度均值分別對應這兩個峰。距離圖像的統計特性就不是這樣的，同一目標上各點離觀測點的距離相差較小，而不同目標上各點離觀測點的距離的均值則可能相差較大，這樣在統計直方圖上就呈現多峰結構，每個目標都可能對應有一個特定的峰。圖 2 就是一幅實際的雷射距離圖像及其統計直方圖。
圖 2 距離圖像的直方圖噪聲特性
在雷射成像雷達中，噪聲主要來自於空間雜散光、探測器熱噪聲和接收機噪聲，測距系統的隨機干擾。噪聲的類型一般是高斯白噪聲。由於這 3 種噪聲在時間域上是隨機出現的，所以噪聲在三維空間上的分布是均勻的，表現為在圖像二維平面上的均勻分布和距離值域上的均勻分布。
套用
距離圖像是表述物體表面與成像器之間相對距離的圖像。根據距離圖像和距離相機的成像參數，可以很容易地獲得物體表面的 3D 信息。另外，距離圖像受環境因素的影響較小，因此它在 3D 場景分析中占有很重要的地位。
