[发明专利]一种水下目标激光点云数据三维重建算法

权利要求书

1.一种水下目标激光点云数据三维重建算法，其特征在于，按照以下步骤实施：

步骤1：阈值分割,水体的后向散射对三维点云数据获取的影响十分严重，其后向散射噪声主要集中于距激光雷达较近的位置，且与目标像有一个较为清晰的区分，采用阈值分割对其数据进行预处理；

步骤2：折射修正,由于激光雷达入射光线先后通过玻璃和水体这组分层介质，近红外光在超白玻璃中的折射率为1.5229，水体的折射率为1.34，因此在玻璃和水体交界面会发生折射现象，从而影响探测精度，使探测到的点云数据球形化，因此要予以修正；

步骤3：点云去噪,首先求得所有点到其邻点的平均距离，确定有效点。

2.根据权利要求1所述的一种水下目标激光点云数据三维重建算法，其特征在于，步骤1具体按照以下步骤实施：

步骤1.1：选取点云坐标中x-y平面里的中心点为基准，根据目标物尺寸设定阈值，判断其他点云坐标是否小于该阈值，小于的点保存，大于的点删除。

3.根据权利要求1所述的一种水下目标激光点云数据三维重建算法，其特征在于，步骤2具体按照以下步骤实施：

步骤2.1：将点云数据球转换为笛卡尔坐标系，将笛卡尔坐标系中的(x_e,y_e,z_e)点云坐标转换至球坐标系中，根据折射原理，修正球坐标系中的参数θ_e，将修正后的球坐标点再转换回笛卡尔坐标系中显示；

已知笛卡尔坐标点为(x_e,y_e,z_e)，笛卡尔坐标转换至球坐标系中有：

式(1)中，θ_e为入射角，θ_r为透射角，参数r_e由r_g和r_w两部分组成，r_e＝r_g+r_w，r_g为玻璃中的光程，r_w为水体中的光程，根据斯涅尔定律Snell折射定律，

式(2)中，设n_g为玻璃的折射率、n_w为水体折射率，r_g的大小可由r_g＝d/cosθ_e求得，需要修正的仅为水体中的光程；因此将球坐标系中的和转换至笛卡尔坐标系中，即：

修正后的真实坐标为：

(x_r,y_r,z_r)＝(x_g,y_g,z_g)+(x_w,y_w,z_w) (4)。

4.根据权利要求1所述的一种水下目标激光点云数据三维重建算法，其特征在于，步骤3具体按照以下步骤实施：

步骤3.1：在点云去噪过程中，首先求得所有点到其邻点的平均距离，根据所得平均距离的值设置滤波阈值，当所求点的邻点均值小于所设置的滤波阈值时，该点为有效点，否则为噪声点，将噪声点删除。