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      基于小波平移不變閾值去噪的激光雷達(dá)波形數(shù)據(jù)處理方法

      文檔序號:6217682閱讀:182來源:國知局
      基于小波平移不變閾值去噪的激光雷達(dá)波形數(shù)據(jù)處理方法
      【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于小波平移不變閾值去噪的激光雷達(dá)波形數(shù)據(jù)處理方法,本發(fā)明在小波變換去除噪音的基礎(chǔ)上,根據(jù)激光雷達(dá)波形數(shù)據(jù)符合高斯分布的特征,利用改進(jìn)的EM(Expectation-Maximization)算法高斯分解激光雷達(dá)波形數(shù)據(jù),生產(chǎn)出高質(zhì)量的點云數(shù)據(jù)并得到森林參數(shù)。
      【專利說明】基于小波平移不變閾值去噪的激光雷達(dá)波形數(shù)據(jù)處理方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明涉及機(jī)載激光雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其涉及一種基于小波平移不變閾值去噪的激光雷達(dá)波形數(shù)據(jù)處理方法。
      【背景技術(shù)】
      [0002]機(jī)載激光掃描是一個迅速成長的地形測繪技術(shù)。機(jī)載激光掃描大多數(shù)都重復(fù)對地球表面發(fā)射紅外脈沖,通過光學(xué)接收器檢測返回傳感器的一部分能量。由一個計時器來測量脈沖在激光傳感器與地球表面之間的往返時間,通過這個往返時間可以求得傳感器到地表的距離,加上經(jīng)過集成的POS系統(tǒng)和大約2000萬?4000萬像素的數(shù)碼相機(jī),使得該技術(shù)在一些使用傳統(tǒng)攝影測量方法進(jìn)行地形測繪比較困難的地區(qū),如植被覆蓋區(qū)、海岸帶、島礁地區(qū)等等,發(fā)揮著不可替代的作用。
      [0003]第一個商業(yè)機(jī)載激光掃描儀只能記錄一個后向散射脈沖的時間。如果在激光光斑里只有一個目標(biāo)那僅僅一個脈沖記錄是足夠的,在這種情況下返回脈沖可以簡單地說明地物。但是對小的激光光斑(0.2-2米)來說,在激光脈沖的傳播路徑里可能有若干地物產(chǎn)生各自的后向散射脈沖。已經(jīng)有更加先進(jìn)的激光掃描儀能夠記錄多次回波,一般的商業(yè)激光掃描儀可以記錄首次和末次回波,有些甚至可以記錄超過5次。但這種工作方式對用戶來說是無法獲得任何與有關(guān)設(shè)備本身相關(guān)的一些信息的,如如何根據(jù)回波信號定位,電子設(shè)備和地物結(jié)構(gòu)對獲取的回波信號的形狀和大小有何影響,回波信號如何被量化成幾次離散脈沖信號等等。設(shè)備制造商往往將脈沖探測和量化方法作為商業(yè)機(jī)密而保密,另一方面,機(jī)載激光雷達(dá)的光斑設(shè)計得越來越小,這樣每束激光產(chǎn)生多次回波的數(shù)量也進(jìn)一步增加,這對脈沖探測和量化方法提出了更大的挑戰(zhàn)。曾有文獻(xiàn)指出,探測和量化方法不同,可以引起成果的誤差。
      [0004]解決上述問題的途徑是將發(fā)射信號和回波信號均以很小的采樣間隔進(jìn)行采樣并記錄,而不僅僅是記錄若干次離散的回波信號。這樣的采樣記錄方式即所謂的全波形數(shù)字化記錄,這種類型的激光雷達(dá)系統(tǒng)稱為waveform-digitizing LIDAR0事實上早在上世紀(jì)90年代,NASA開發(fā)的一些機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)已經(jīng)具備這個能力,比如SLICER (ScanningLidar Imager of Canopies by Echo Recover)和 LVIS (Laser Vegetation ImagingSensor)。還有一些星載激光雷達(dá)系統(tǒng)如GLAS也具有全波形記錄能力。不過這些都是非商業(yè)系統(tǒng)。作為商業(yè)用途,該技術(shù)在2004年才被奧地利的RIEGL公司所采用,其開發(fā)出的LiteMapper-5600系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)和森林應(yīng)用優(yōu)勢明顯,目前商業(yè)化的機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)如Toposys FalconII1、Leica ALS_I1、0ptech ALTM 3100E 等,均配有全波形數(shù)字化儀。與硬件發(fā)展相比,波形數(shù)據(jù)的分析和處理方法的研究卻相對滯后。這一方面是由于波形數(shù)據(jù)尚未真正普及,另一方面由于波形數(shù)據(jù)的分析與具體應(yīng)用關(guān)系密切,分析方法要面向應(yīng)用。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0005]有鑒于此,本發(fā)明提供了一種基于小波平移不變閾值去噪的激光雷達(dá)波形數(shù)據(jù)處理方法,本方法在小波變換去除噪音的基礎(chǔ)上,根據(jù)激光雷達(dá)波形數(shù)據(jù)符合高斯分布的特征,利用改進(jìn)的EM (Expectation-Maximization)算法高斯分解激光雷達(dá)波形數(shù)據(jù),生產(chǎn)出高質(zhì)量的點云數(shù)據(jù)并得到森林參數(shù)。
      [0006]本發(fā)明提供的一種基于小波平移不變閾值去噪的激光雷達(dá)波形數(shù)據(jù)處理方法,包括:
      [0007]步驟1:獲取激光雷達(dá)的波形數(shù)據(jù)X (n),n=0, I, 2…N_1 ;
      [0008]步驟2:采用小波變換濾波對波形數(shù)據(jù)X(n)進(jìn)行分解,得到:
      【權(quán)利要求】
      1.一種基于小波平移不變閾值去噪的激光雷達(dá)波形數(shù)據(jù)處理方法,其特征在于,所述方法包括: 步驟1:獲取激光雷達(dá)的波形數(shù)據(jù)X (n),n=0, I, 2…N_1 ; 步驟2:采用小波變換濾波對波形數(shù)據(jù)X(n)進(jìn)行分解,得到:
      【文檔編號】G01S7/48GK103777191SQ201410042447
      【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
      【發(fā)明者】李奇, 周偉 申請人:李奇, 中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所, 北京千尋百合科技發(fā)展有限公司
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