中科院西安光機所趙惠研究員與盛立志副研究員帶領的課題組提出了基于位敏陽極微通道陣列板MCP的光子計數(shù)激光測高系統(tǒng)的構想。與雪崩光電二極管APD陣列相比,MCP具有更高的空間分辨且具備強光防護能力,同時先進的位置敏感陽極讀取技術使MCP能夠以105/s以上的高計數(shù)率實現(xiàn)離散光子信號的同步計時與定位,其所帶來的稠密點云為更精細地刻畫地表三維信息提供了可能。
首先,建立了基于位敏陽極MCP的光子計數(shù)激光測高系統(tǒng)的數(shù)學建模,不僅對典型工況下的影響空間分辨率和高程分辨率的因素進行了分析,而且在對回波信號特征(包括回波光子分布及信噪比等)進行計算評估的基礎上,探討了探測概率與測距誤差概率分布之間的相互聯(lián)系。如圖1a和圖1b所示,測距誤差概率分布類似于高斯分布,過高的探測率會導致探測器響應回波脈沖的前沿;隨著探測率增高,誤差概率分布的峰值會變高,半高寬變窄,整體越偏右,從而導致系統(tǒng)測距誤差變大。
其次,考慮到激光測高時高程信息的突變處往往伴隨光影的明顯變化,比如森林邊界、樓房的陰影以及海洋沿岸等,而由于大部分遙感衛(wèi)星都搭載了遙感相機,因此提出了一種結合多光譜信息的高程優(yōu)化方法??梢允褂枚喙庾V相機所成的像,通過提取圖像邊界對高程信息進行優(yōu)化。如圖2所示,給出了優(yōu)化前后高程模型和光子分布直方圖,可以看出優(yōu)化的效果非常明顯,均方根誤差有顯著下降。
該研究內(nèi)容發(fā)表在《光學學報》第38卷第12期,且被選為當期的封面文章,具體文章內(nèi)容點擊查看:
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