一、引言单光子激光雷达（Single-Photon LiDAR）代表了主动深度感知技术的前沿方向。其核心器件——单光子雪崩二极管（SPAD）——具备单光子级灵敏度和皮秒级时间分辨率，使得系统能够在极低回波光子通量条件下完成飞行时间（Time-of-Flight, ToF）测量。结合时间相关单光子计数（Time-Correlated Single-Photon Counting, TCSPC）技术，系统通过重复探测累积光子到达时间，构建飞行时间直方图，从而统计性地恢复脉冲回波的时间位置，进而估计目标距离。这一机制使单光子LiDAR在长距离遥感、浓雾穿透成像、水下探测等极端弱信号场景中展现出显著优势。二、单光子数据的统计本质与几何不确定性单光子探测的本质是随机过程。在TCSPC框架下，每个激光脉冲周期内探测到的光子到达时间服从与回波波形相关的非齐次泊松过程。有限光子计数导致直方图存在散粒噪声，深度估计的方差与回波光子数成反比。更为关键的是，单光子数据存在独特的几何不确定性：当探测光束以斜入射角照射目标表面时，同一激光光斑覆盖范围内的深度变化会导致回波时间分布显著展宽。在目标几何边界附近，光斑部分落在前景、部分落在背景，直方图呈现多峰或宽峰结构，峰值位置不再对应单一深度，从而引入不可忽略的深度漂移和偏差。此外，背景计数（如环境光、后向散射）会进一步淹没微弱的回波信号，使深度估计在低信噪比条件下严重退化。三、单视角观测的局限性与多视角重建的动机上述统计与几何限制决定了单视角单光子观测本质上是不完整的：有限视场（Field of View, FoV）只能覆盖场景的局部区域