[發明專利]多級濾波算法的日間條件下不同波束光子云數據去噪方法

在審

• 申請號: 202310304232.5
• 申請日: 2023-03-27
• 公開（公告）號: CN116165635A
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 尤號田;覃志剛;黃元威;唐旭
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: G01S7/495
• 分類號: G01S7/495;G06T5/00;G06V10/762;G06V10/75
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理有限公司 11562
• 代理人: 牛娟妮

本發明涉及多級濾波算法的日間條件下不同波束光子云數據去噪方法，包括：通過讀取光子點云數據并轉換為沿軌距離?高程的形式，基于RANSAC算法進行第一級粗去噪，并對去噪處理后的所述光子云數據進行點云特征分析獲取其水平方向連續性參數，從而自適應的改進第二級精去噪算法，即OPTICS算法和RANSAC算法結合的多級濾波算法的搜索域參數，并給出三種濾波方向方案，即水平方向、組內統一方向和各光子自適應方向應用于第二級濾波算法處理，對第二級結果進行判斷，如若為弱波束則進行異常數據處理，完成光子云數據去噪。本發明能夠更好實現日間高背景噪聲光子云數據精確去噪，適用性更強。

技術領域

本發明涉及數據去噪技術領域，特別是涉及多級濾波算法的日間條件下不同波束光子云數據去噪方法。

背景技術

激光雷達(Light?Detection?and?Ranging，LiDAR)作為主動式遙感探測技術，通過計算激光能量脈沖在傳感器與目標之間的往返時間，能夠快速準確獲取地表三維數據。基于搭載平臺不同，可分為地基激光雷達、機載激光雷達和星載激光雷達，其中星載激光雷達具有運行軌道高、觀測范圍廣及免費獲取等優點，因而在獲取大區域地表三維數據方面具有獨特的優勢。冰云陸地高程衛星-2(Ice，cloud，and?land?elevation?satellite-2，ICESat-2)作為目前唯一的光子體制激光測高衛星，通過搭載先進地形激光高度計系統(Advanced?Topographic?Laser?Altimeter?System，ATLAS)激光測高儀，采用微脈沖多波束光子技術激光雷達，可以獲取光斑更小密度更高的光子點云數據，具有高靈敏、高重頻的特點。但光子計數激光雷達發射的激光脈沖為弱信號，受噪聲影響相對較大，而系統卻無法在硬件層面對其進行區分，因而只能將噪聲信號也一起記錄到的光子事件生成點云，從而導致光子計數點云包含大量的噪聲點。因此如何有效區分噪聲與有用信號是后續光子激光雷達數據應用的關鍵。

目前，針對光子激光雷達數據的去噪處理方法包括粗去噪和精去噪兩部分，其中粗去噪所用方法主要有輔助數據法、極值法、網格法等，此類方法大都基于光子密度及空間分布特征尋找信號點云的大致所在并設定閾值，以剔除明顯的噪聲點，從而減少濾波處理計算工作量，提高處理效率。而精去噪則是對數據進行精確濾波，主要采用以下三類方法：1)采用點云柵格化的方式利用圖像處理算法進行濾波；2)采用密度聚類算法進行濾波；3)采用局部參數統計算法進行濾波。其中，點云柵格化法雖能較好的實現噪聲信號去除，但光子點云在柵格化的過程中會導致信號的丟失。而密度聚類和局部參數統計算法則是基于信號與噪聲空間分布特征進行去噪處理，不僅能夠較好的保留餓信號的信息，而且能夠較好實現去噪效果，因此此類算法及其改進算法在光子云數據去噪方法中得到廣泛應用?，F有技術表明雖然對此類算法進行改進可以有效提升算法的去噪精度以及適應性，但只采用單級濾波算法其去噪能力有限，因而逐漸發展成將多個單級濾波算法結合的多級濾波算法，以期能夠綜合各單級濾波算法的優勢，從而達到‘1+12’的效果。