[发明专利]一种基于UAV航测地形数据的噪声处理技术

权利要求书

1.一种基于UAV航测地形数据的噪声处理技术，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、整理航拍影像，运行Pix4D mapper初始化中的全面高精度处理；初次运行完毕后通过多次优化相机参数进行影像畸变矫正，得到初始化处理结果；

步骤2、基于第1步的预处理结果，对影像中的RTK像控点进行刺点，对航拍区域的高程进行矫正；优化处理后，检查质量报告像控点误差，保证误差合理；

步骤3、预处理误差检查通过后，进行点云及DSM正射影像处理；为得到最佳分辨率的点云数据及最佳点云密度，分别生成4种图像比例的点云数据，1/1，1/2，1/4，1/8图像尺寸，同时在1/8图像比例点云生成DSM正射影像，取消软件自动过滤操作，后续步骤将采用人工降噪操作；

步骤4、运行Cloud Compare，对4种图像比例的点云数据进行栅格化处理；每种图像比例生成0.05、0.1、0.3、0.5、1、2、3、4、5、10m十种计算网格分辨率的栅格影像，命名为RasterX，X为网格尺寸，输出栅格文件包含高程、点密度2种波段数据；

步骤5、运行ArcMap，导入步骤4生成的栅格数据，运用Image Analysis-Extract BandFunction工具分别提取步骤4栅格文件的2波段数据，生成高程、点密度2个栅格图层；同时运用Reclassify工具对DensityX图层进行分类，新图层命名为Class-DensityX；同时，由各DensityX数据直方统计图，记录10种不同网格大小点云密度的平均值；

步骤6、在ArcMap中新建New Shape–Polygon图层，基于步骤3生成的DSM正射影像，描出DSM的研究区域，对其进行裁剪，去除空点云区域；完成后将Shape图层栅格化，命名为MaskX，并在属性列表中新建Value列，赋值为1；

步骤7、运用ArcMap中的Raster Calculator工具进行栅格代数计算，公式为MaskX*Class-DensityX；计算得到的栅格图层NClass-DensityX,其反映了点云密度在研究区域的分布情况；

步骤8、基于步骤7生成的点云密度分布图层，对其点云密度分布情况进行统计计算；在步骤7生成图层属性列表中增加2列数据：Total(、Percentage；Total为研究区域内的网格数量；Percentage为分类赋值后各类网格数量占总网格数量的百分比，Percentage＝Count/Total*100；

步骤9、汇总10种网格尺寸的点云密度平均值MeanX及分组百分比计算结果，绘制在不同图像比例的10种网格尺寸下，MeanX与网格尺寸、MeanX与0点云密度关系曲线；经分析比较后得出，1/2图像比例、0.3m网格尺寸、点云密度平均值MeanX＞1.5、NClass-DensityX 的0点云密度百分比＜50％为最优点云数据计算参数；

步骤10、基于上述分析步骤得到的最优点云数据计算参数，进行进一步噪声处理；根据上述方法得到点云高程图层Elevation0.3，点云密度图层Density0.3，研究区域栅格图层Mask0.3；

步骤11、运用Raster to Point工具对Elevation0.3进行栅格转点，得到Elevation-Point0.3点图层；然后运用IDW工具对该图层进行插值计算，得到未经噪声处理的DEM原始数据IDW-Original；

步骤12、运用Reclassify工具对图层Density0.3进行分类；分类的意义在于将研究区域内的点云分为0点云和非0点云区域；1-100000可随图层点云密度最大值改变；据此得到图层Class-Density0.3；

步骤13、运用栅格计算器工具计算Mask0.3*Class-Density0.3得到NClass-Density0.3图层；

步骤14、运用Expand工具对步骤13的结果进行处理，设置Number of cells为10，ZoneValues为0；其意义在于滤除网格中数据为0的点，生成新图层Exp-NClass-Density0.3；本步骤即为噪声处理的降噪处理；

步骤15、根据步骤14的结果，运用栅格计算器计算Exp-NClass-Density0.3*Elevation0.3，得到降噪后的高程栅格图层Filtered-Elevation；

步骤16、对图层Filtered-Elevation进行栅格转点处理，生成降噪后的高程点数据Filtered-Elevation-Point；

步骤17、对步骤16生成的高程点数据进行筛选，滤除高程为0的点；具体操作为在该图层的属性表中进行数据筛选操作，计算Grid-code＞0，滤除0点完成；据此输出上述的非0高程点数据，该点图层记为SelFiltered-Elevation-Point；

步骤18、运用IDW工具对步骤17生成的点图层进行插值计算，生成DEM数据图层；该图层即为进行降噪处理后的高精度DEM地形数据，记为IDW-Filtered；将其与步骤11得到的IDW-Original进行比较，发现噪声处理效果好，结果科学可靠。