[發明專利]基于激光雷達通道線掃描特點的光子點云去噪方法和系統

有效

• 申請號: 202110285640.1
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN112684458B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 趙楠翔;魏碩;胡以華;李敏樂;駱盛;方佳節;董驍;徐世龍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01S17/02
• 分類號: G01S17/02;G01S7/48
• 代理公司: 中國和平利用軍工技術協會專利中心 11215
• 代理人: 劉光德

本發明給出了一種基于激光雷達通道線掃描特點的光子點云去噪方法和系統，包括：計算每個光子點的k密度值；去除k密度值大于第一閾值的光子點；計算各個投影點及最近投影點之間的斜率；計算激光雷達通道探測方向的斜率；將第一剩余光子點沿激光雷達通道探測方向進行區間劃分；計算每個區間長度；計算每個區間內最小k密度值對應的第一剩余光子點到其他第一剩余光子點的歐式距離；并將每個區間內歐式距離大于第二閾值的第一剩余光子點去除；提取出區間長度大于2倍第二閾值的區間；并計算每個提取區間每個第二剩余光子點的平均歐式距離；將每個提取區間內平均歐式距離大于第三閾值的第二剩余光子點去除。本發明能夠有效地實現信噪分離。

技術領域

本發明屬于激光雷達技術領域，具體涉及一種基于激光雷達通道線掃描特點的光子點云去噪方法和系統。

背景技術

激光雷達是以激光器為輻射源，可以精準探測目標距離、位置、運動軌跡，測量目標的散射截面和形狀等。但常規激光雷達采用工作在線性雪崩增益模式下的半導體探測器，因其探測閾值較高，需要接收足夠多的回波光子才能獲得回波信號，因此激光雷達在探測遠距離物體時，需要大功率、低重頻的激光器提供能量驅動，由此導致了傳統激光雷達在體積上、探測距離上以及對遠小目標的探測精度上存在較大的問題。

光子計數激光雷達是采用光電倍增管、工作在蓋革模式下的雪崩光電二極管等具有單光子靈敏度的探測器作為接收器件的激光雷達,其探測靈敏度較傳統體制激光雷達高2-3個數量級。單光子探測器具有高靈敏度、快響應速度和高的總體探測概率的特點，可以檢測到光子級別的微弱回波信號，但因此在探測過程中也引入了大量的噪聲。

目前已經提出的一些光子去噪算法，如數據柵格化去噪處理，利用隨機森林進行濾波，基于空間密度進行去噪以及基于局部統計分析進行去噪等算法。這些算法對于去除光子噪聲有一定效果，但也存在一定的缺陷，如未考慮噪聲分布不均勻的情況，去噪精度不是很高，選取的參數需要數據先驗知識或依靠以往經驗，普適性較差。

綜上所述，光子雷達相比于激光雷達在性能上具有顯著的優點，在全球范圍內各個領域將會有普遍應用，但光子探測數據含有極多的噪聲點，其應用也受到一定的限制。

發明內容

本發明的目的之一，在于提供一種基于激光雷達通道線掃描特點的光子點云去噪方法，該方法能夠有效地實現信噪分離，完整的保留信號點，且參數自適應能力強。

本發明的目的之二，在于提供一種基于激光雷達通道線掃描特點的光子點云去噪方法系統。

為了達到上述目的之一，本發明采用如下技術方案實現：

一種基于激光雷達通道線掃描特點的光子點云去噪方法，所述光子點云去噪方法包括如下步驟：

步驟一、獲取多個光子點數據；并計算每個光子點分別到k個臨近光子點的歐式距離；并將最大歐式距離作為對應光子點的k密度值；

步驟二、將k密度值大于第一閾值的光子點去除，得到第一剩余光子點；

步驟三、將第一剩余光子點投影到飛行軌跡剖面，得到各個第一剩余光子點對應的投影點后獲取每個投影點對應的最近投影點；并計算各個投影點及對應的最近投影點之間的斜率；

步驟四、根據各個投影點及對應的最近投影點之間的斜率，計算激光雷達通道探測方向的斜率；

步驟五、根據激光雷達通道探測方向的斜率，將第一剩余光子點沿激光雷達通道探測方向進行區間劃分；

步驟六、計算每個區間內任意兩個第一剩余光子點的歐式距離并將最大歐式距離作為對應區間長度；