[發明專利]一種面向水深提取的光子計數激光雷達自適應濾波算法

在審

• 申請號: 202010081826.0
• 申請日: 2020-02-06
• 公開（公告）號: CN111277243A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 樂源;諶一夫;王力哲;劉鵬
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: H03H21/00
• 分類號: H03H21/00
• 代理公司: 北京紐樂康知識產權代理事務所(普通合伙) 11210
• 代理人: 蘇泳生

1.一種面向水深提取的光子計數激光雷達自適應濾波算法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：自適應獲取水面光子信號橢圓密度濾波參數，并根據水面光子信號橢圓密度濾波參數得到水下光子信號橢圓密度濾波參數；

S2：確定水下光子信號濾波參數與光子信號高程值的關系；

S3：對水面光子信號與水下光子信號進行濾波以及提取，獲取連續的水深提取結果。

2.根據權利要求1所述的一種面向水深提取的光子計數激光雷達自適應濾波算法，其特征在于，所述步驟S1中，自適應獲取水面光子信號橢圓密度濾波參數的步驟包括：

S11：獲取光子計數激光雷達原始點云數據P：

P＝(D_i，H_i)，i∈[1，N_p]，

其中，D_i為每一個光子信號的沿軌距離，H_i為每一個光子信號的高程，N_p為原始點云數據包含的光子數量；

S12：以Δh為高程方向切片間隔，將原始數據在高程方向切分為m個單元：

S13：對于S2中切分的m個切片單元，統計每個切片單元中的光子信號數量x_j：

其中，h_i為每個高程切片中心高程，x_j為切片單元中的光子信號數量；

S14：利用正態分布曲線對高程切片中心高程h_i與切片單元中的光子信號數量x_j之間的關系進行擬合，得到擬合關系f(x)為：

其中，x_maxpho表示包含光子信號最多的高程切片中的光子數量，h_maxpho表示該切片的中心高程，σ為正態分布標準差，x為正態分布自變量；

S15：以S4中的h_maxpho為中心，兩倍正態分布標準差為左右閾值，確定水面光子高程分界線，同時確定搜索橢圓的短半軸長度b：

b＝2σ，

其中，H′_min為水面光子高程下限，H′_max為水面光子高程上限；

S16：以水面光子高程下限H′_min和上限H′_max為界，獲取每個水面光子的高程，形成水面光子數據集SP和水下光子數據集WP：

其中，SD_k表示水面光子數據集中某個光子的沿軌距離，SH_k表示水面光子數據集中某個光子的高程，N_sp為原始數據集中滿足下列條件的光子的數量：

H′_min＜SH_k＜H′_max，

WD_l表示水下光子數據集中某個光子的沿軌距離，WH_l表示水下光子數據集中某個光子的高程，N_wp為原始數據集中滿足下列條件的光子的數量：

WH_l＜H′_min；

S17：在水面光子數據集SP中，在沿軌方向上以光子計數激光雷達沿軌方向分辨率的長度Δd為分界，將水面光子放入q個水下光子數據集WP_u中：

WP_u＝(SD_u，SH_u)，u∈[1，q]；

S18：統計q個集合中光子在高程方向的最大差值ΔSH_u，并獲取均值Ratio_ab，從而獲取長半軸長度a：

ΔSH_u＝max(SH_u)-min(SH_u)，

a＝b*Ratio_ab，

其中，Ratio_ab為搜索橢圓的長軸與短軸的比值；

S19：在水面光子數據集SP中，遍歷所有數據點，以該點為中心，a為搜索橢圓的長軸，b為搜索橢圓的短軸構建搜索區域，統計搜索區域內的點數p_v，v＝1，2，3…N_sp，并計算點數均值，獲取初始最小點數minpts：