[发明专利]一种基于密度统计的单光子激光测高数据去噪方法及装置

权利要求书

1.一种基于密度统计的单光子激光测高数据去噪方法，其特征在于，包括以下步骤：

数据获取步骤：获取单光子激光测高数据；

预处理步骤：对单光子激光测高数据进行数据预处理；

光子密度计算步骤：采用方向、大小随坡度自适应变化的椭圆搜索区域进行光子密度计算，所述方向为椭圆搜索区域的最大密度方向，所述坡度基于所述最大密度方向确定；

数据去噪步骤：通过自适应计算单光子激光测高数据中每个沿轨距离段的OTSU阈值，从而进行数据去噪。

2.根据权利要求1所述的一种基于密度统计的单光子激光测高数据去噪方法，其特征在于，所述椭圆搜索区域的大小的变化公式为：

式中，a为激光照射在水平地形上椭圆搜索区域长轴半径大小，a′为激光照射在倾斜地形上随地形变化的椭圆搜索区域长轴半径大小，θ为地形坡度大小，λ为激光视场角大小。

3.根据权利要求1所述的一种基于密度统计的单光子激光测高数据去噪方法，其特征在于，所述光密度计算的表达式为：

式中，desity_p为点p的光密度，D_p为以p点为中心的椭圆搜索区域，W_p为以点p为中心的椭圆搜索区域内各点的密度高斯权重，u为高斯函数均值，σ为高斯函数方差，a为椭圆搜索区域的长轴半径大小，b为椭圆搜索区域的短轴半径大小，ΔX_θ为p点与q点在沿轨水平方向上的距离，Δh_θ为点p与点q在垂直高程方向上的距离。

4.根据权利要求1所述的一种基于密度统计的单光子激光测高数据去噪方法，其特征在于，所述椭圆搜索区域的方向的确定具体为，每隔预设的第一角度计算一次光密度，直至遍历所有搜索方向，获取第一最大密度方向；在第一最大密度方向上下第一角度范围内，每隔预设的第二角度计算一次光密度，获取第二最大密度方向；以第二最大密度方向更新椭圆搜索区域的方向，所述第二角度小于所述第一角度。

5.根据权利要求1所述的一种基于密度统计的单光子激光测高数据去噪方法，其特征在于，光子密度计算步骤还包括，判断椭圆搜索区域两侧对应的光子的密度差是否大于预设的密度阈值，若是，则将该椭圆搜索区域在各个搜索方向中心点的最小密度值，作为该椭圆搜索区域中心点的密度值。

6.根据权利要求1所述的一种基于密度统计的单光子激光测高数据去噪方法，其特征在于，预处理步骤中，所述数据预处理包括自适应均匀化背景噪声光子，按比例重新缩放每个时间段的所有点，所述自适应均匀化背景噪声光子的表达式为：

式中，nor_time_w为缩放后距离每段起始时刻的时间，time_w为缩放前距离每段起始时刻的时间，noise_rate为估计噪声率，mean(*)为求均值计算；

所述数据去噪步骤还包括，对每个沿轨距离段进行0.02秒伸缩后，计算OTSU阈值。

7.根据权利要求1所述的一种基于密度统计的单光子激光测高数据去噪方法，其特征在于，预处理步骤中，所述数据预处理包括对单光子激光测高数据左右边缘两侧光子进行镜像补充。

8.根据权利要求1所述的一种基于密度统计的单光子激光测高数据去噪方法，其特征在于，所述数据去噪步骤还包括采用K最近邻距离法去除离散噪声点，所述K最近邻距离法具体为，计算每个点到其最近的K个点的距离和，对所有点的距离和进行直方图统计，并对直方图统计结果进行高斯拟合，根据预设的距离阈值去除离散噪声点，所述距离阈值设置为均值加t倍方差。