【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水深光子去噪领域，特别是涉及一种水深光子去噪方法。
技术介绍
1、ice,cloud,and land elevation satellite-2(icesat-2)是新一代的空间激光高度计，装备有6束激光束，排列成3对(parrish等，2019)。它强大的激光脉冲可穿透清水达到约40m的深度(parrish等，2019)。因此，icesat-2被视为卫星获取水深数据(sdb)中的良好测深仪器。但是，由于光子计数lidar的高灵敏度特性,导致其获取的水深光子数据处理包括有大量的噪声光子。
2、为了解决水深光子的去噪问题，公布号为cn113281716a的专利文件公开了一种光子计数激光雷达数据去噪方法。通过对原始光子数据进行四叉空间分割，将原始光子数据构成的空间转化为四叉树结构，然后计算原始光子数据中每个光子的隔离深度，并将隔离深度小于设定的深度阈值的光子标记为噪声光子并去除，从而从原始光子数据中获得信号光子。由于该专利技术中用于区分噪声光子和水深光子的深度阈值是一个定值，而水深光子对应的密度随着光子位于海水中的高程不断变化，而隔离深度是依据光子密度来确定的，这就会导致利用定值的深度阈值来去噪会存在去噪过度或者去噪效果差的问题。即假设第一深度对应的深度阈值应该是4，大于4说明是信号光子，否则为噪声光子；在第二深度时对应的深度阈值应该是5，大于4说明是信号光子，否则为噪声光子；然而依据上述专利的方案，第二深度阈值为4，那么本来是噪声光子的光子会被误认为是信号光子，导致去噪效果差的现象。若第二深度对应的深度
3、综上，现有依据定值深度阈值去噪的方法，存在去噪过度或者去噪效果差的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种水深光子去噪方法，以解决现有技术中依据定值深度阈值去噪的方法，存在去噪过度或者去噪效果差的技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术所提供的一种水深光子去噪方法的技术方案是：
3、一种水深光子去噪方法，该方法包括如下步骤：
4、1)根据测深数据确定目标区域内的原始光子数量以及光子分布情况，利用四叉树方法对目标区域进行空间划分，得到各层级子区域；确定每个光子在四叉树中的隔离深度；
5、2)将光子的隔离深度小于深度阈值的光子标记为噪声光子，通过去除原始光子数据中的噪声光子得到原始光子数据中的信号光子；
6、深度阈值根据每个光子对应的高程范围和隔离深度来确定、深度阈值随各高程范围对应的信号光子的合理光子数的变化而变化。
7、作为进一步地改进，深度阈值利用大律法确定。
8、作为进一步地改进，采用大律法确定深度阈值的过程为：将原始光子数据划分为若干设定长度的窗口，将窗口中的光子按照隔离深度降序排列，在每个高程范围设置对应的t，然后按照下式确定不同高程范围对应的深度阈值；
9、
10、其中，n窗口中的光子总数，t为对应的高程范围信号光子的合理光子数，将类间方差σ2最大时的隔离深度idi作为深度阈值，ωb(t)是潜在测深光子的比例，ωn(t)是潜在噪声光子的比例，μb(t)是测深光子的隔离深度平均值，μn(t)是潜在噪声光子的隔离深度平均值，μ(t)是所有光子的隔离深度平均值。
11、作为进一步地改进，在利用深度阈值去除噪声光子时针对的是已去除空气噪声光子的光子数据，当光子对应的高程超过海面边界高程时，标记该光子为空气噪声光子。
12、作为进一步地改进，确定海面边界高程的过程：根据如下公式，对光子对应的高程范围和隔离深度范围进行分段，以高程范围和隔离深度范围的中心位置的交点为原点，构造光子对应高程和隔离深度的频率直方图，海面边界高程等于直方图中光子频率最高的高程间隔的上限值，利用如下公式确定的数据完成频率直方图的构造：
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16、
17、其中，ei为光子对应的高程，ili为光子对应的隔离深度，δe和分别是高程方向上直方图的间隔，δil为隔离深度方向上直方图的间隔，m高程方向上的段数，i为隔离深度方向上的段数，ej为高程方向上的中心位置，ilk为隔离深度方向上的中心位置。
18、作为进一步地改进，在利用所述四叉树方法进行空间划分时，所采用的划分停止条件包括：条件一：当某层级的子区域内光子数量大于1时，判断该层级子区域中光子分布情况，若该层级子区域内所有光子均分布在第一区域内，则该层级子区域不再进行空间划分，所述第一区域指的是在该层级子区域基础上进行下一层划分后得到的下一层级任一子区域；条件二：当某层级子区域内光子数量小于等于1时，则停止该层级子区域的划分，并将该层级子区域的光子进行隔离。
19、作为进一步地改进，测深数据采用icesat-2采集的数据。
20、本专利技术的基于预剪枝四叉树隔离法的水深光子去噪有益效果是：本专利技术通过将目标区域的原始光子所在空间转化为四叉树结构，得到每个光子的隔离深度，再根据每个光子的高程数据确定每个高程对应的深度阈值，通过隔离深度阈值将水下光子的噪声光子去除，由于为每个高程范围确定了一个对应的深度阈值，本专利技术通过对现有依据定值深度阈值去噪方法的改进，避免了依据定值深度阈值去噪，存在去噪过度或者去噪效果差的现象；从而提高了光子去噪的精细度。
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1.一种水深光子去噪方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的水深光子去噪方法，其特征在于，所述深度阈值利用大律法确定。
3.根据权利要求2所述的水深光子去噪方法，其特征在于，采用大律法确定深度阈值的过程为：将原始光子数据划分为若干设定长度的窗口，将窗口中的光子按照隔离深度降序排列，根据历史深侧数据确定出每个高程范围对应的信号光子的合理光子数，然后按照下式确定不同高程范围对应的深度阈值；
4.根据权利要求1所述的水深光子去噪方法，其特征在于，在利用深度阈值去除噪声光子时针对的是已去除空气噪声光子的光子数据，当光子对应的高程超过海面边界高程时，标记该光子为空气噪声光子。
5.根据权利要求4所述的水深光子去噪方法，其特征在于，确定海面边界高程的过程：对光子对应的高程范围和隔离深度范围进行分段，以高程范围和隔离深度范围的中心位置的交点为原点，构造光子对应高程和隔离深度的频率直方图，海面边界高程等于直方图中光子频率最高的高程间隔的上限值，利用如下公式确定的数据完成频率直方图的构造：
6.根据权利要求1所述的
7.根据权利要求1所述的水深光子去噪方法，其特征在于，测深数据采用ICESat-2采集的数据。
...【技术特征摘要】
1.一种水深光子去噪方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的水深光子去噪方法，其特征在于，所述深度阈值利用大律法确定。
3.根据权利要求2所述的水深光子去噪方法，其特征在于，采用大律法确定深度阈值的过程为：将原始光子数据划分为若干设定长度的窗口，将窗口中的光子按照隔离深度降序排列，根据历史深侧数据确定出每个高程范围对应的信号光子的合理光子数，然后按照下式确定不同高程范围对应的深度阈值；
4.根据权利要求1所述的水深光子去噪方法，其特征在于，在利用深度阈值去除噪声光子时针对的是已去除空气噪声光子的光子数据，当光子对应的高程超过海面边界...
【专利技术属性】
技术研发人员：张国平，邢帅，徐青，李鹏程，王丹菂，王晋，潘洁晨，戴莫凡，郭松涛，高铭，陈丽，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，
类型：发明
国别省市：
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