1.一种基于块匹配3D协同滤波的激光雷达回波信号信噪比提升方法，其特征在于，综合考虑激光雷达回波信号的时、空维度信息，能在较高时空分辨率下提高回波信号的信噪比，包括以下步骤：

(1)输入激光雷达回波信号V(x)及其高斯噪声标准差σ；

(2)依据激光雷达回波信号的不同采集模式，对激光雷达回波信号进行相应预处理，获得算法输入信号u(x)；对于模拟探测和光子计数探测的激光雷达回波信号采用不同的方式进行预处理，其中，对于模拟探测激光雷达回波信号进行预处理的公式如下：式中，i＝1,2,3…为不同时间的回波单廓线序号，Vi(r)为激光雷达廓线回波信号，r为距离，Vi,b为背景噪声；

对于光子计数探测的激光雷达回波信号进行预处理时，进行Anscombe变换，使得回波信号噪声模型由Poisson分布转变为类高斯分布，具体公式如下：式中，Vi(r)为激光雷达廓线回波信号；

hard hard hard hard(3)确定初始噪声图像中参考块P尺寸k ×k 和搜索区域范围n ×n ，利用2D线hard P

性变换和硬阈值滤波，获得与参考块P相关性最大的N 个相似块，堆聚成3D图像集N；

P

(4)对3D图像集N 进行3D线性变换，通过硬阈值滤波收缩变换域系数，再进行反3D线性hard

变换以及图像位置复原，得到硬阈值评估结果u (x)；

P

其中，对3D图像集N进行3D线性变换包括2D线性变换和1D线性变换两个步骤，2D线性变换为bior1.5小波变换，1D线性变换为haar小波变换；硬阈值滤波通过将小于阈值 的变换域系数置0，而使得大于阈值 的变换域系数不变；最终将收缩后的系数进行反3Dhard

线性变换并恢复到原始图像位置；硬阈值评估结果u (x)由下式计算获得：hard,P

式中，操作符Γ代表将3D图像集恢复到原图像位置，N 为经过硬阈值滤波后的3D图像集， 为进行3D线性变换， 为反3D线性变换，γ为硬阈值滤波操作；

(5)通过设定的平移步长逐渐改变参考块P位置，重复步骤(3)和(4)，并遍历整幅噪声图像，得到整幅图像不同位置的硬阈值评估结果，并对硬阈值评估结果加权求和获得每个basic

像素的基本评估结果u (x)；

basic

(6)以每个像素的基本评估结果u (x)进行块匹配，确定参考块以及块匹配相关参wien basic

数，获得相关性最大的N 个相似块，以相同的顺序将基本评估结果u (x)和算法输入信basic,P P

号u(x)堆聚成两个3D图像集，分别对应N 和N；

basic,P P

(7)对3D图像集N 和N进行3D线性变换，3D线性变换由2D线性变换和1D线性变换组basic,P

成，其中2D线性变换为离散余弦变换，1D线性变换为haar小波变换；利用3D图像集N 的P

变换谱系数计算维纳滤波收缩系数 并收缩N 的变换谱系数，再进行反3D线性变换以wien

及图像位置复原，获得图像的维纳滤波评估结果u (x)；

(8)通过滑动步长改变参考块位置并遍历整个噪声图像，对所有参考块的维纳滤波评wien final

估结果u (x)进行聚合，加权求和获得每个像素的最终评估结果u (x)；

final

(9)根据步骤(2)，将图像u (x)反变换，获得经滤波后信噪比提升后的激光雷达回波信号。

2.根据权利要求1所述的基于块匹配3D协同滤波的激光雷达回波信号信噪比提升方hard

法，其特征在于，步骤(3)中，获得与参考块P相关性最大的N 个相似块的步骤如下：利用图像块间的归一化二次距离判断两个图像相关性，距离越大，则相关性越小，反之亦然，归一化二次距离d(P,Q)表示为：式中， 为2D线性变换，γ'为硬阈值操作，其阈值为 当变换域系数小于该阈har

值时，置0；否则，则保持不变；khard为参考块尺寸；设定距离阈值为τ d，相似块集合M(P)可以表示为：

hard

M(P)＝{Q:d(P,Q)≤τ }hard P

选择满足要求的距离最小的N 个相似块，聚集成3D图像集N ，且无须考虑图像块堆放顺序；P为参考块，Q为参考块P对应的相似块。

3.根据权利要求1所述的基于块匹配3D协同滤波的激光雷达回波信号信噪比提升方basic

法，其特征在于，步骤(5)中，基本评估结果u (x)的计算公式如下：式中，χQ(x)是像素x处的权值，当像素点属于相似块集合M(P)时，χQ(x)＝1，否则，其值为0；Q为参考块P对应的相似块，M(P)为对应的相似块集合， 代表当参考块为P时，相似块Q的硬阈值滤波估计值； 是聚合的权重，按下式计算获得：式中， 为硬阈值操作后的非零变换域系数数量。

4.根据权利要求1所述的基于块匹配3D协同滤波的激光雷达回波信号信噪比提升方wien

法，其特征在于，步骤(7)中，维纳滤波收缩系数 和维纳滤波评估结果u (x)按下式方法计算：

wien,P

式中， 为3D线性变换， 为反3D线性变换，N 为经过维纳滤波后的3D图像集。

5.根据权利要求1所述的基于块匹配3D协同滤波的激光雷达回波信号信噪比提升方final

法，其特征在于，步骤(8)中，按下述方式计算u (x)：式中， 代表当参考块为P时，相似块Q的维纳滤波估计值。

6.根据权利要求1所述的基于块匹配3D协同滤波的激光雷达回波信号信噪比提升方法，其特征在于，步骤(9)中，当输入的信号为模拟探测的激光雷达回波信号时，进行去归一化处理；当输入的信号为光子计数探测激光雷达回波信号时，进行反Anscombe变换以获得信噪比提升的激光雷达回波信号。