基于宏观分箱光子验证的SPAD dToF激光雷达片上数据压缩方法

《IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers》：Implementation and Characterization of a Data Compression Algorithm for SPAD-Based dToF LiDAR Systems

　　我们提出了一种方法，该方法可在单光子雪崩二极管（SPAD）直接飞行时间（dToF）激光雷达系统中实现片上数据压缩，并在像素阵列之外高效执行。此片上压缩的目标是通过关注信号光子集中的时间区间来优化资源利用率。光子验证过程通过将直方图划分为多个宏分箱并选择计数最高的宏分箱存储在内存中来完成。该方法最初通过数值仿真进行了验证，结果表明，与完整直方图方法相比，压缩率约为93%，同时保持可比的测距范围、准确性和精度。结果表明，该算法成功在最大36米处测量目标，成功率为90%，达到10厘米的精度和14厘米的分辨率。相比之下，完整直方图方法将最大检测距离延伸至39米，同时分别达到9.75厘米的精度和12.1厘米的分辨率。与增量强度四元搜索（DIQS）和等深度（ED）直方图方法的对比评估进一步证实，所提出的算法能够在更远距离实现可靠的目标检测，同时提供更优的精度和分辨率。在可现场编程门阵列（FPGA）上的初步实现表明，所提出的算法可以在片上实现，并且每个像素的内存需求显著降低。通过利用现有传感器测量的数据进行验证，进一步证实了所提出方法的鲁棒性。