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目前常用的小光斑机载LiDAR波形数据与系统点云数据的来源相关性较大,波形数据的优势难以严格定量地评价和比较。LeicaALS60机载LiDAR系统记录的全波形数据与点云数据相对独立,点云数据来自硬件系统脉冲探测方法,而波形数据是未加处理的原始回波序列。本文对原始波形数据进行分解获取发射脉冲的全部回波,与系统探测点云进行了定量对比,并选取典型林区和城区数据,得到波形在两种地物类型中垂直信息获取能力的定量表征参数。结果表明,波形数据对不同地物类型均能丰富垂直结构信息和提高点云垂直分辨率,且这种提高在林区表现优于城区人工建筑和裸地;激光对树木冠层的穿透能力更明显地表现在回波波形信息中,相较于传统点云激光雷达,全波形LiDAR在森林垂直参数获取方面潜力更大。 相似文献
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海陆回波分类是机载激光测深中的一项波形预处理步骤,关系着后续信号检测和点云生成的精度。针对现有海陆回波分类方法不适用于单频机载激光测深系统且自动化程度不高的问题,本文提出一种单频机载激光测深海陆回波自动分类方法:首先,通过首末回波信号检测及点位计算获得回波的点云高程特征;然后,采用高程直方图拟合的方式确定平均水面位置,依据点云高程特征判定大部分回波的海陆属性,对余下的未定回波,仅保留其中的最强信号并统一处理为单信号回波,同时提取波形的信号特征和能量分布特征,依据点云高程特征的相似性自动建立训练样本集;最后,利用支持向量机分类器实现未定回波的分类。采用国产系统Mapper5000采集的实测数据进行试验,结果表明基于首末回波点云的初分类可快速、准确地对远离海陆交界处的回波进行分类,基于波形特征的未定回波分类可在自动建立的训练样本集支持下实现海陆交界处未定回波的高精度分类。与传统方法相比,本文方法无须近红外通道波形和人工样本的辅助就可以达到较高的分类精度,其中总体分类精度可达99.82%,海陆交界处分类精度可达91.59%。 相似文献
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《武汉大学学报(信息科学版)》2021,(9)
机载海洋激光测深系统发射的激光脉冲经由大气、海气界面和海水的复杂信道传播,信号功率随海水深度的增加呈指数衰减,同时脉冲波形随深度增加发生严重的脉冲展宽与波形失真,此两类传输特性分别限制了最大测量深度与测深精度。为了在确保最大测量深度指标的前提下改进机载海洋激光测深系统的测深精度,首先结合实测水质数据与蒙特卡罗仿真方法,研究不同深度下的回波信号特性,揭示激光信号的传输特性,建立新的激光测深系统参数设计方法,可满足国际上现有机载海洋激光测深系统的指标;然后在系统参数确定的条件下,对不同深度回波信号的波形失真进行仿真,设计了自适应匹配滤波算法以提高测深精度。仿真结果表明,所设计的系统参数及自适应匹配滤波算法可以实现机载测绘性能为白天测深深度50 m、测深精度166 mm,夜晚测深深度70 m、测深精度172 mm。 相似文献
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针对星载激光测高数据难以直接提取建筑区精确高程值的问题,该文提出一种利用渐进剥离全波形分解的建筑区影像高程控制点提取方法.首先,利用光斑区高分辨率遥感影像和数据质量属性参数挑选出高质量激光测高点;然后,通过渐进剥离全波形分解与整体拟合方法充分分解建筑区的复杂回波波形,并建立子波分量与建筑物不同平面层的精确对应关系;最后,结合激光测高和全波形激光脚点几何定位原理解算特征点的绝对高程值,作影像高程控制点使用.实验结果表明,3个回波波形经全波形分解和拟合后与原始回波信号之间整体的均方根误差、相关系数、决定系数和残差内积均值分别为0.023 7 V、0.978 3、0.957 0和0.332 9,制作的建筑影像高程控制点高程中误差为0.79 m,能够满足1∶50 000比例尺航空摄影测量对高程控制点的精度要求. 相似文献
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当采用高斯滤波的方法对全波形激光雷达回波数据去噪处理时,高斯函数宽度和高斯滤波模板长度不同,去噪效果不同。本文通过设定不同的高斯函数宽度和高斯滤波模板长度,对回波信号进行去噪处理。实验结果表明,将激光雷达的发射脉冲半宽作为高斯函数宽度,高斯滤波模板长度设为9,对回波数信号进行去噪处理,滤波后的数据既保留了原有的信息,又得到了很好的平滑处理,取得了较为理想的去噪效果。 相似文献
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机载激光雷达测深系统(ALB)是除声呐测深系统之外最可靠的遥感水深测量系统。随着ALB的商业化,越来越多的研究机构能够获取到水体全回波数据,对水体全回波数据的处理方法也越来越多。本文首先介绍ALB测量原理的基础上,对全波数据的预处理和波峰搜索算法进行概述,并对这些处理方法的优缺点进行总结。考虑到激光脉冲和水面、水体以及水底的作用是个复杂的过程,所以文章接着分析了影响ALB测深精度的主要因素(水深、水质和水下底质反射率),并在最后总结归纳了ALB系统在水下地物分类中的最新应用现状和未来应用的发展趋势。 相似文献
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为揭示全波形激光雷达回波在森林等植被区域多回波信号的特征和对目标识别分类的影响，以激光雷达方程为模型基础，利用朗伯体目标为地面参考，提出了将激光雷达波形参数标定为后向散射截面、后向散射系数和漫反射率等物理量的方法，实现了机载小光斑全波形机载激光雷达数据绝对辐射定标。对两个不同实验区的LMS-Q680i数据标定结果表明，漫反射率与参考反射率相对误差总体分别小于10%和5.5%，误差标准差分别为0.044和0.077，有效消除了条带间差异。推导了多回波的激光雷达方程组，比较了相同系统在不同观测条件下的定标常数变化，重点分析了全波形激光雷达在穿透性目标上的多回波现象造成的能量衰减，及其对辐射定标结果的影响，证明了多回波现象是造成多回波信号减弱的主要原因。该现象是当前技术体制下激光雷达观测过程本身存在的缺陷，对基于激光雷达辐射信息的目标识别分类带来了一定的挑战，也是多光谱、高光谱激光雷达辐射信号定标必须解决的问题。 相似文献
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激光雷达森林参数反演研究进展 总被引：6，自引：0，他引：6
激光雷达通过发射激光能量和接收返回信号的方式,来获取高精度的森林空间结构和林下地形信息。全波形激光雷达通过记录返回信号的全部能量,得到亚米级植被垂直剖面;离散回波激光雷达记录的单个或多个回波,表示来自不同冠层的回波信号。星载激光雷达一般采用全波形或光子计数激光剖面系统,仅能获取卫星轨道下方的单波束或多波束数据,用于区域/全球范围的森林垂直结构及变化观测。机载激光雷达多采用离散回波或全波形激光扫描系统,能够获取飞行轨迹下方特定视场范围内的扫描数据,用于林分/区域范围的森林结构观测。地基激光雷达多采用离散回波激光扫描系统,获取以测站为中心的球形空间内扫描数据,用于单木/样地范围的森林结构观测。激光雷达单木因子估测方法可分为CHM单木法、NPC单木法和体元单木法3类。CHM单木法通过局部最大值识别树冠顶点,采用区域生长或图像分割算法识别树冠边界或树冠主方向,NPC单木法一般通过空间聚类或形态学算法识别单木,体元单木法在3维体元空间采用区域生长或空间聚类算法识别树冠。根据激光雷达冠层高度分布可以估测林分因子,冠层高度分布特征来自于离散点云或全波形。多时相激光雷达可用于森林生长量、生物量变化等监测,以及森林采伐、灾害等引起的结构变化监测。随着激光雷达技术的发展,它将在森林调查、生态环境建模等生产与科学研究领域中得到更为广泛的应用。 相似文献
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针对商用激光传感器Optech LiDAR Titan系统获取的多光谱激光点云数据进行地物分类试验的探索,该文提出一种基于卷积神经网络(CNN)模型的多光谱激光LiDAR点云数据地物分类方法.新数据源多光谱激光点云具有多通道和多次散射回波的典型特性,生成感兴趣的热力图,根据热力图特征值和nDSM辅助数据进行感兴趣地物分类.采用CNN模型学习结果与面向对象影像分析OBIA分类方法相结合对分类结果进行精化,并用随机采样参考点对地物分类结果进行精度评估,解决CNN模型分类的正确性和可靠性问题.实验表明,地物分类整体精度OA达到89.8％,Kappa值0.858,该方法在多光谱激光点云地物分类方面具有稳健性、有效性和通用性. 相似文献
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LiDAR回波强度数据的校正处理可以提升其在地物分类识别方面的利用价值。本文研究发现倾斜地物(如三角形、拱形房顶等)的自身倾角会改变激光反射角进而影响回波强度,而现有归一化校正模型缺乏对地物倾角的计算分析。随后结合LiDAR数据的采集方式和特点,以及倾斜地物的结构特征,提出了一种加入地物倾角计算的改进型归一化校正算法。首先,对激光点的回波强度值进行基于传输距离值的初步校正;然后,以平面距离值、高程、回波强度值差异为参考,判定激光点是否属于同一倾斜地物,若满足条件,则计算出激光点的趋势角,并依据制定的判定规则确定趋势角的正负;最后,将趋势角计算结果与扫描角数值结合计算出对应的反射角,并重新对回波强度值进行计算校正。实验表明,蓝铁皮材质的三角形、拱形房顶的回波强度值范围和均方差缩小,且采集的8种地物样本的回波强度均值的差异性与激光反射率测量结果基本一致,说明该算法能够有效识别具有一定面积且材质均一的倾斜人工地物并计算修正其自身倾角对回波强度带来的影响,从而进一步提高基于回波强度值的地物可分性。 相似文献
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目前,机载LiDAR系统获取的点云数据具有多回波的特性,回波特性可以揭示地物的类型信息。本文在排除粗差、首次回波和中间次回波后,对单次回波和尾次回波形成的点云子集进行基于3DHough变换分割和滤波处理以区分地面点和非地面点(包括墙面点),然后合并首次回波、中间次回波和非地面点再次进行点云分割,利用分割面片的尺寸大小、单次回波激光脚点比例、首次回波和中间次回波激光脚点比例等三个指标区分建筑物激光脚点和植被激光脚点。实验证明,上述方法可以很好地将点云数据分类为墙面点、地面点、建筑物点和植被点。 相似文献
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复杂海域ERS-1卫星测高波形的波形分类方法研究 总被引：1，自引：0，他引：1
分析表明海域的两类基本波形类型为镜面和散射波形,提出了波形移动相关分析,用于复杂海域波形分类。在近海和南极海域实验区,对ERS-1回波信号波形分类。结果表明,脉冲峰值、-β5和波形移动相关分析均可进行波形分类。 相似文献
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全波形机载激光雷达系统采集的波形数据蕴含着丰富的地物信息,因此,这些地物信息的提取方法具有很大的研究价值。本文通过对全波形数据的去噪平滑以及LM参数优化算法实现了波形分解,并利用其结果生成的点云数据与系统点云数据进行对比,结合部分点云剖面图分析其给实际生产应用所带来的帮助,实验表明,本文所用方法可以有效地提高数据中地物信息的质量。 相似文献
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利用机载LIDAR双次回波高程之差分类激光脚点 总被引：6，自引：5，他引：6
机载LIDAR技术已经引起了测绘界的浓厚兴趣,有可能给测绘领域带来一场新的技术革命。机载LI-DAR技术的硬件设备在国外已相对成熟,而机载LIDAR的数据后处理算法仍然处于研究发展阶段,还有诸多问题没有得到解决,其关键之一就是机载LIDAR数据的滤波与分类。本文首先对已有的滤波分类方法进行了综合评价,并指出了各自的局限。然后提出利用两次回波信号的高程数据来实现对机载LIDAR数据的分类。首次分类后得到植被激光脚点点集和地面及房屋激光脚点点集。而房屋上的激光脚点要高出地面上的激光脚点数米之多,简单利用阈值法就可以进一步分类出房屋激光脚点和地面激光脚点。也可以先经过滤波处理将地面激光脚点去掉,然后利用两次回波信号的高程数据来分类自然植被激光脚点和人工地物激光脚点。实验证明所提方法简单有效,算法简单实用,特别适用于分类植被激光脚点。 相似文献
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针对GLAS地学激光测高系统是冰、云和陆地高程卫星(ICESat)的唯一监测工具,能够记录地表光斑内的地物信息,是否能应用于黄土高原土地覆盖分类的问题进行了研究。利用粒子群和最小二乘法相结合的方法对GLAS波形数据进行高斯分解,获取高斯波个数、波形总能量、波形信号起始和信号结束位置4个波形参数;基于波形自动分类方法对黄土高原水体、森林、城市用地、其他地类(裸地、低矮植被等)进行分类。通过基于覆盖相同研究区域的30 m地表覆盖数据(Globe Land30),验证分类的准确性。结果表明,GLAS大光斑波形数据对黄土高原的4种地类能够很好地进行区分,总分类精度高达87.68%,Kappa系数为65.79%。研究表明,GLAS波形数据可以作为获取土地覆盖信息的有效数据源,为研究黄土高原土地覆盖变化提供更丰富的数据支持。 相似文献
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全波形激光雷达的波形优化分解算法 总被引：1，自引：0，他引：1
随着数据存储能力和处理速度的提高,三维激光扫描系统逐渐具备全波形采集和分析技术。为了从全波形数据中获得脉冲时间、幅度、脉宽以及多回波分布等综合信息,波形分解成为了全波形激光雷达数据处理的关键技术之一。针对LM算法在一定程度上依赖初值,而传统激光雷达数据处理容易遗漏部分重叠的返回波,本文提出了一种改进回波分量初值设定的算法来获取回波脉冲的位置、宽度和强度。针对一套自主研发的全波形记录激光雷达演示系统进行了波形分解试验,定性和定量分析结果验证了该方法的有效性、可靠性和准确性。 相似文献