[發明專利]一種基于機載LiDAR測深系統的水下點云去噪方法

有效

• 申請號: 201611088217.8
• 申請日: 2016-12-01
• 公開（公告）號: CN106643671B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 王宗偉;盧剛;朱士才;彭樹標
• 申請（專利權）人: 江蘇省測繪工程院
• 主分類號: G01C13/00
• 分類號: G01C13/00;G01S7/48
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李明

1.一種基于機載LiDAR測深系統的水下點云去噪方法，其特征在于，包括以下步驟：

S100：波形分析，讀取點云的波形信息，通過對波形信息的分析來判斷點云的類型，將點云判定為水下地形點、可疑點或噪聲點，濾除噪聲點；

S200：測深性能參數驗證，將通過步驟S100判定后得到的可疑點進行測深性能參數驗證，通過驗證判定可疑點為水下地形點或噪聲點，濾除噪聲點；

S300：高程均值離差迭代去噪，將通過步驟S100和步驟S200判定后得到的水下地形點進行高程均值離差迭代去噪，得到最終水下地形點；

其中，所述步驟S300高程均值離差迭代去噪具體為：

S301：計算所有水下地形點的高程均值其中，μ_i為水下地形點的高程值，n為水下地形點數量；

S302：計算所有水下地形點的高程值中誤差其中，m為迭代的次數；

S303：確定噪聲點判斷閾值θ_th，確定迭代終止閾值θ；

S304：噪聲點判斷，若水下地形點的高程值滿足條件則判定為噪聲點；

S305：重復步驟S301～步驟S304，計算每次重復過程中得到的中誤差σ_m與上一次重復過程中得到的中誤差σ_m-1的比值若則終止重復過程；

S306：濾除通過判定得到的噪聲點，將濾除噪聲點后的水下地形點作為最終水下地形點。

2.根據權利要求1所述的一種基于機載LiDAR測深系統的水下點云去噪方法，其特征在于，步驟S100中所述的波形信息為藍綠激光的回波強度。

3.根據權利要求2所述的一種基于機載LiDAR測深系統的水下點云去噪方法，其特征在于，所述步驟S100波形判斷具體為：

S101：確定判斷閾值δ；

S102：確定縮放范圍x；

S103：確定判定條件，進行水下地形點、噪聲點和可疑點的判定：若藍綠激光回波強度在(δ(100％+x％),+∞)范圍內，則判定該點為水下地形點，若藍綠激光回波強度在(-∞,δ(100％-x％))范圍內，則判定該點為噪聲點，若藍綠激光回波強度在(δ(100％-x％),δ(100％+x％))范圍的點被判為可疑點。

4.根據權利要求3所述的一種基于機載LiDAR測深系統的水下點云去噪方法，其特征在于，所述縮放范圍x為20。

5.根據權利要求3所述的一種基于機載LiDAR測深系統的水下點云去噪方法，其特征在于，所述判斷閾值為藍綠激光的回波強度閾值，所述判斷閾值δ通過以下幾個參數確定：激光發射強度、水的漫衰減系數、水底反射率、大氣影響和測深系統器件參數。

6.根據權利要求3所述的一種基于機載LiDAR測深系統的水下點云去噪方法，其特征在于，所述判斷閾值包括深水通道判斷閾值或淺水通道判斷閾值。

7.根據權利要求1所述的一種基于機載LiDAR測深系統的水下點云去噪方法，其特征在于，所述步驟S200測深性能參數驗證具體為：

S201：確定激光測深系統測深性能標準系數k；

S202：確定水的漫衰減系數Kd；

S203：計算測深系統能夠探測到的最大深度D_max，具體為

S204：將通過步驟S100判定后得到的可疑點的水深值h與D_max進行比較，若h＞D_max，則將該點判定為噪聲點，若h≤D_max，則將該點判定為水下地形點。

8.根據權利要求1所述的一種基于機載LiDAR測深系統的水下點云去噪方法，其特征在于，所述步驟S303中噪聲點判斷閾值θ_th為2σ。

9.根據權利要求1所述的一種基于機載LiDAR測深系統的水下點云去噪方法，其特征在于，所述步驟S303中迭代終止閾值θ為90％。