【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种星载激光卫星光子点云去噪方法，特别涉及一种融合局部异常因子和反距离度量的星载激光卫星光子点云去噪方法，属于激光雷达光子识别及信息提取。
技术介绍
1、浅海水深的准确测量对海上航行安全、海洋资源管理、鱼类养殖场规划以及其他近岸基础设施建设具有重要意义。随着遥感技术的发展，基于现场实测数据作为控制点的卫星测深技术正成为迅速且高效获取大范围和高分辨率水深数据的有效途径。然而，由于传统测深方法的局限性(费时费力、难以在偏远危险的岛礁实施)，许多海域极为缺乏现场实测水深控制点，这限制了水深测量工作的开展。而星载激光卫星(icesat-2)的发射为卫星测深技术带来了新的机遇。icesat-2发射的绿色激光具有穿透水面的能力，从而可以实现浅海以及岛礁周边区域的水深测量。然而，由于光子激光雷达的高灵敏性，接收到的信号会受到太阳和水柱散射的严重干扰，导致卫星获取的激光光子点云存在大量噪声。因此有必要识别噪声光子并提取有效信号，以进行后续的卫星测深研究。
2、在icesat-2光子计数数据中，水面的光子密度高于水柱的光子密度，且水柱光子密度随着水深的增加而越来越稀疏。这些分布特征归因于密度异质性和弱连接性。密度异质性意味着密度不均匀的集群容易被分割成不同的部分，稀疏的集群容易被误认为是噪声，而弱连接性使得相邻的集群难以分离。由于这两个特征，深水区的稀疏信号光子容易被识别为噪声，而海面附近的噪声光子由于连接性较弱而难以去除。目前许多相关研究都采用dbscan、optics等基于密度的算法进行光子去噪。这些算法对于提取信号
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种星载激光卫星光子点云去噪方法，解决了现有技术中出现的问题。
2、本专利技术所述的一种星载激光卫星光子点云去噪方法，包括以下步骤：
3、s1：对星载激光光子点云进行海面高程计算，识别并分离出海面光子和海底光子；
4、s2：计算每个海底光子的局部异常因子和反距离度量并进行经验统计，确定最优的去噪阈值；
5、s3：使用步骤s2中确定的最优的去噪阈值对星载激光光子进行去噪。
6、进一步的，步骤s1中使用核密度算法对星载激光光子点云进行海面光子和海底光子的分离。
7、所述的核密度算法具体包括如下公式：
8、
9、其中：h是带宽，k是一个核函数，k(x)表示本专利技术所用的高斯核函数；
10、
11、在计算时，核密度曲线全局最大值处的高程视为海面高程，核密度曲线低于海面的第一个局部最小值处的高程视为信号去除的阈值，仅保留低于上述阈值处的光子用于下一步的海底信号提取。
12、进一步的，步骤s2中计算每个海底光子的局部异常因子包括以下子步骤：
13、s21：局部异常因子的计算开始于每个光子与其k个最近邻光子之间的欧式距离，使用公式(3)计算欧式距离。
14、
15、其中：x1和x2分别表示光子点p1和p2的沿轨距离，y1和y2分别表示p1和p2的高程，每个光子点pi与其第k个最近邻光子之间的距离被定义为光子pi的k距离；以光子pi的k距离为半径作圆，该圆范围被称为光子pi的k距离邻域；
16、步骤s22：根据公式(4)计算光子间的可达距离：
17、rdis(p1,p2)＝max{k-distance(p2),dis(p1,p2)} (4)
18、当光子p1和p2之间的距离较远时，它们之间的可达距离被定义为它们之间的欧式距离，相反，若p1和p2距离较近，则它们之间的可达距离为p2的k距离；
19、步骤s23：计算了可达距离之后，使用公式(5)计算出每个光子p的局部可达密度；
20、
21、步骤s24：通过计算每个光子p与其k最近邻光子的局部可达密度之和与其的局部可达密度的平均比率计算出局部异常因子，如公式(6)所示：
22、
23、进一步的，步骤s2中计算反距离度量包括以下：使用以下公式(7)计算每个光子的反距离度量，反距离度量的核心是计算每个光子p与其k最近邻光子点之间距离的倒数之和；
24、
25、进一步的，步骤s3中对星载激光雷达光子点云进行去噪，获得完整且连续的海底光子条带。
26、本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：
27、本专利技术所述的一种星载激光卫星光子点云去噪方法，可有效应对不同地形下的光子点云，保证海底信号光子条带的完整性和连续性，并且可以识别深海区域的信号光子。解决了现有技术中基于密度的去噪算法没有考虑光子点云的密度异质性和弱连接性的特征，从而难以有效识别深海信号光子和过去噪的问题。
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1.一种星载激光卫星光子点云去噪方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种星载激光卫星光子点云去噪方法，其特征在于：所述的步骤S1中使用核密度算法对星载激光光子点云进行海面光子和海底光子的分离。
3.根据权利要求2所述的一种星载激光卫星光子点云去噪方法，其特征在于：所述的核密度算法具体包括如下公式：
4.根据权利要求1所述的一种星载激光卫星光子点云去噪方法，其特征在于：所述的步骤S2中计算每个海底光子的局部异常因子包括以下子步骤：
5.根据权利要求1所述的一种星载激光卫星光子点云去噪方法，其特征在于：所述的步骤S2中计算反距离度量包括以下：使用以下公式(7)计算每个光子的反距离度量，反距离度量的核心是计算每个光子p与其k最近邻光子点之间距离的倒数之和；
6.根据权利要求1所述的一种星载激光卫星光子点云去噪方法，其特征在于：所述的步骤S3中对星载激光雷达光子点云进行去噪，获得完整且连续的海底光子条带。
【技术特征摘要】
1.一种星载激光卫星光子点云去噪方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种星载激光卫星光子点云去噪方法，其特征在于：所述的步骤s1中使用核密度算法对星载激光光子点云进行海面光子和海底光子的分离。
3.根据权利要求2所述的一种星载激光卫星光子点云去噪方法，其特征在于：所述的核密度算法具体包括如下公式：
4.根据权利要求1所述的一种星载激光卫星光子点云去噪方法，其特征在于：所述的步骤s...
【专利技术属性】
技术研发人员：董志鹏，黄国安，刘焱雄，冯义楷，李杰，徐文学，陶俊霖，
申请(专利权)人：自然资源部第一海洋研究所，
类型：发明
国别省市：
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