雷达学报

作者：邵慧, 张胡龙, 戴慧, 陈育伟, 孙龙, 徐恒, 李幸运

单位：1.安徽建筑大学电子与信息工程学院 合肥 230601；2.安徽省古建筑智能感知与高维建模国际联合研究中心 合肥 230601；3.安徽建筑大学建筑与规划学院 合肥 230061；4.先进激光技术安徽省实验室 合肥 230051；

关键词：全波形, 高光谱激光雷达, 强度校正, 反射率光谱曲线, 归一化因子, 发射信号, 回波信号, 偏正态高斯函数

基金：安徽省教育厅自然科研重点项目(2023AH050181)，安徽建筑大学科研储备库培育项目(2022XMK04)

全波形高光谱激光雷达(HSL)在获得高精度、高分辨率的空间数据的同时，还能获得目标的光谱信息，可为不同研究和应用领域提供有效和多维的数据。然而，HSL不同波段发射信号强度存在差异，会导致相应回波信号的差异，难以直接利用回波信号来重建目标在不同波段下准确的光学特性(目标的反射率光谱分布曲线)。以往研究通常利用标准漫反射白板法来获取目标的反射率光谱曲线(标准参照板法)。但在某些复杂的检测环境中白板易受污染，且激光器的发射能量会因环境和设备状态的变化出现波动，进而影响计算精度。因此，从全波形信号本身直接提取信息用于反射率光谱曲线重建是一种快捷的途径。基于此，该文提出一种基于HSL全波形数据的回波强度校正方法，用于快速生成目标的反射率光谱曲线。首先，通过理论分析，证明回波与发射波在形状上的相似性。然后，对HSL全波形的发射信号和回波信号进行偏正态高斯函数拟合，计算各波段在理想情况下标准漫反射白板的发射信号与回波信号峰值比值(归一化因子)。最后，通过结合标准漫反射白板的归一化因子与目标的归一化因子来构建目标的反射率光谱分布曲线。为验证方法的有效性，该文将其与基于标准漫反射板计算的反射率光谱曲线进行了对比实验，并进行木叶分离和目标分类实验以评估其适用性。实验结果表明：(1)利用发射信号校正回波强度，可以获得与标准参照板法相似的反射率光谱曲线。并且在不同温度及光照条件下均表现出良好的稳定性；与标准漫反射白板法相比，该方法有效克服了激光器发射能量波动的影响，尤其在HSL长时间工作条件下，显著提升了反射率光谱曲线的测量精度和一致性。(2)在实际应用中，基于该文方法获得的目标反射率光谱曲线能够快速实现木叶分离，且对果树目标分类准确率超过90%。该文方法简化了全波形高光谱激光雷达的回波强度校正流程，可在数据采集过程中实时快速重建目标高光谱信息。

来源：2025年第3期

《雷达学报》期刊编辑部

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