【技术实现步骤摘要】
一种基于双向布料模拟的机载激光测深点云滤波方法
本专利技术属于海洋测绘
，具体涉及一种基于双向布料模拟的机载激光测深点云滤波方法。
技术介绍
机载激光测深系统具有测量精度高、测点密度高，工作效率高、机动性强、测量连续性等特点，特别适合于浅水区、海岛礁附近区域等复杂地形的快速探测，可以实现海岸线水上水下地形的无缝拼接。对于满足海洋、测绘、水利、交通、外交、海军等多方面的迫切需求，具有重要意义。机载激光测深系统采用水体穿透能力较强的532nm蓝绿激光作为海底探测手段，当蓝绿激光到达海面时，一部分激光束沿原路径反射，另一部分激光束则穿透海面进入水体。但是当浅海水体中存在大量浮藻、鱼群或是海底植被时，就会造成进入水体的激光束无法到达海底而提前反射，由此会产生大量不规律的噪声点，影响了海底地形的真实性表达。海底地形是了解地球外部形状、海底构造运动、海底演化的直接依据，也是海洋经济开发、海洋科学研究和海洋军事应用等方面的重要基础数据。因此，为了提取真实的海底地形，有必要研究一种有效的海底激光点云滤波方法。当前主流的滤波方法...
【技术保护点】
1.一种基于双向布料模拟的机载激光测深点云滤波方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤1：获取机载激光测深点云数据，计算出海底激光点坐标；/n步骤2：采用二次曲面LM算法拟合，构建传递式迭代趋势面，剔除海底负异常数据，表达海底连续性；/n步骤3：构建双向布料模拟修正模型，并依据修正模型进行海底激光点云的双向滤波，获得最终的滤波面。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于双向布料模拟的机载激光测深点云滤波方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：获取机载激光测深点云数据，计算出海底激光点坐标；
步骤2：采用二次曲面LM算法拟合，构建传递式迭代趋势面，剔除海底负异常数据，表达海底连续性；
步骤3：构建双向布料模拟修正模型，并依据修正模型进行海底激光点云的双向滤波，获得最终的滤波面。
2.根据权利要求1所述的基于双向布料模拟的机载激光测深点云滤波方法，其特征在于：在步骤2中，传递式迭代趋势面的构建方法如下：
步骤2.1：二次曲面LM算法拟合：假设以点P为中心，以r为半径，搜索给定半径区域内的所有海底激光点，由该区域内的所有激光点拟合形成的二次曲面模型如公式(1)所示：
其中，(xj,yj,zj)为点集Nj(j＝1,2,…,k)内的激光点在局部坐标系中的地理坐标；a、b、c、d、e和f为二次曲面拟合参数；
步骤2.2：以点P1为中心，以r为半径，搜寻区域内的所有激光点并进行二次曲面LM拟合；计算曲面内激光点的水深均值及水深标准差σH，寻找与之差大于2σH的激光点，记为负异常点存入可疑点集，并将所有可疑点的水深值归算到拟合的二次曲面内，确保离散点集N1中不含有粗差且保证测深数据的完整性；
步骤2.3：寻找与点P1最近的点，记为点P2，寻找(N2-N1∩N2)点集中与之差大于2σH的激光点，记为负异常点存入可疑点集，并将所有可疑点的水深值归算到拟合的二次曲面内，确保离散点集N2中不含有粗差；
步骤2.4：寻找与点P2最近的点，不包含已完成过的点，记为点P3，重复步骤2.3，直到遍历完所有海底激光点，无激光点存入可疑点集，此时所拟合的地形趋势面达到稳定状态，得到最终的海底地形趋势面。
3.根据权利要求1所述的基于双向布料模拟的机载激光测深点云滤波方法，其特征在于：在步骤3中，双向布料模拟修正模型的具体构建方法如下：
步骤3.1：设置滤波参数：布料格网分辨率GR，即两个相邻节点的距离；刚度参数IMRI，控制模拟布料的柔软程度；最大迭代次数MI，用来判断模拟过程是否终止；自适应距离阈值H，判断海底点与非海底点的分类阈值；
步骤3.2：分别进行海底激光点正向滤波和反向滤波，即分别倒置海底激光点和不倒置海底激光点，将模拟布料放置于激光点的正上方并与激光点保持一定距离；将布料节点与激光点投影至同一水平面内并进行格网化，确定布料节点与激光点的对应关系并记录两者高程值；
步骤3.3：使模拟布料做自由落体运动，布料节点的位置和受力作用满足公式(2)：
其中，m表示节点Zl的质量；x表示Zl在t时刻的位置；g表示重力加速度；ce表示节点弹簧的弹性变形系数；E表示Zl邻点的集合；表示节点Zl与节点Zn在t时刻的距离，表示节点...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨安秀，吴自银，阳凡林，宿殿鹏，马跃，亓超，卜宪海，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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