[发明专利]基于激光雷达通道线扫描特点的光子点云去噪方法和系统

说明书

本发明给出了一种基于激光雷达通道线扫描特点的光子点云去噪方法和系统，包括：计算每个光子点的k密度值；去除k密度值大于第一阈值的光子点；计算各个投影点及最近投影点之间的斜率；计算激光雷达通道探测方向的斜率；将第一剩余光子点沿激光雷达通道探测方向进行区间划分；计算每个区间长度；计算每个区间内最小k密度值对应的第一剩余光子点到其他第一剩余光子点的欧式距离；并将每个区间内欧式距离大于第二阈值的第一剩余光子点去除；提取出区间长度大于2倍第二阈值的区间；并计算每个提取区间每个第二剩余光子点的平均欧式距离；将每个提取区间内平均欧式距离大于第三阈值的第二剩余光子点去除。本发明能够有效地实现信噪分离。

技术领域

本发明属于激光雷达技术领域，具体涉及一种基于激光雷达通道线扫描特点的光子点云去噪方法和系统。

背景技术

激光雷达是以激光器为辐射源，可以精准探测目标距离、位置、运动轨迹，测量目标的散射截面和形状等。但常规激光雷达采用工作在线性雪崩增益模式下的半导体探测器，因其探测阈值较高，需要接收足够多的回波光子才能获得回波信号，因此激光雷达在探测远距离物体时，需要大功率、低重频的激光器提供能量驱动，由此导致了传统激光雷达在体积上、探测距离上以及对远小目标的探测精度上存在较大的问题。

光子计数激光雷达是采用光电倍增管、工作在盖革模式下的雪崩光电二极管等具有单光子灵敏度的探测器作为接收器件的激光雷达,其探测灵敏度较传统体制激光雷达高2-3个数量级。单光子探测器具有高灵敏度、快响应速度和高的总体探测概率的特点，可以检测到光子级别的微弱回波信号，但因此在探测过程中也引入了大量的噪声。

目前已经提出的一些光子去噪算法，如数据栅格化去噪处理，利用随机森林进行滤波，基于空间密度进行去噪以及基于局部统计分析进行去噪等算法。这些算法对于去除光子噪声有一定效果，但也存在一定的缺陷，如未考虑噪声分布不均匀的情况，去噪精度不是很高，选取的参数需要数据先验知识或依靠以往经验，普适性较差。

综上所述，光子雷达相比于激光雷达在性能上具有显著的优点，在全球范围内各个领域将会有普遍应用，但光子探测数据含有极多的噪声点，其应用也受到一定的限制。

发明内容

本发明的目的之一，在于提供一种基于激光雷达通道线扫描特点的光子点云去噪方法，该方法能够有效地实现信噪分离，完整的保留信号点，且参数自适应能力强。

本发明的目的之二，在于提供一种基于激光雷达通道线扫描特点的光子点云去噪方法系统。

为了达到上述目的之一，本发明采用如下技术方案实现：

一种基于激光雷达通道线扫描特点的光子点云去噪方法，所述光子点云去噪方法包括如下步骤：

步骤一、获取多个光子点数据；并计算每个光子点分别到k个临近光子点的欧式距离；并将最大欧式距离作为对应光子点的k密度值；

步骤二、将k密度值大于第一阈值的光子点去除，得到第一剩余光子点；

步骤三、将第一剩余光子点投影到飞行轨迹剖面，得到各个第一剩余光子点对应的投影点后获取每个投影点对应的最近投影点；并计算各个投影点及对应的最近投影点之间的斜率；

步骤四、根据各个投影点及对应的最近投影点之间的斜率，计算激光雷达通道探测方向的斜率；

步骤五、根据激光雷达通道探测方向的斜率，将第一剩余光子点沿激光雷达通道探测方向进行区间划分；

步骤六、计算每个区间内任意两个第一剩余光子点的欧式距离并将最大欧式距离作为对应区间长度；