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机载激光雷达全波形数据分解方法

刘诏  
【摘要】:机载激光雷达探测技术是一种新的空间三维信息获取技术,它能够提供地表物体高精度的三维激光点云,在不同的领域都有着广阔的应用前景。随着激光雷达系统的发展,近年来出现了全波形的机载激光雷达扫描系统,它们能够获取地物的回波波形信息,使得在几何信息之外,也能够提供更多的特征信息。全波形激光雷达数据能够反映地物的垂直结构,通过对回波波形的分析,最终可以得到地物的物理属性信息,为后续的地物分类提供依据。而对全波形的处理就成为其中重要的一部分,针对此问题,本文进行了相关的研究。首先介绍了激光雷达数据处理的背景、研究现状,然后对全波形数据的特点、数据的提取以及预处理进行了相关介绍,对地物的坐标转换公式进行了推导,利用相关程序完成了对波形数据的提取。之后对全波形分解理论进行了解释,对高斯分解相关公式进行了推导,最后针对常规波形检测算法在弱波与叠加波检测方面的缺陷,本文在RGD算法的基础上,提出了改进的算法。通过此改进的波形检测算法,结合大量的实验,经过峰值检测、波形的拟合与分解、粗差去除等步骤,采用非线性参数迭代优化方法,完成了对回波波形的检测、分解以及提取,有效地检测出弱波与叠加波。通过统计结果,对比了改进算法与其他波形检测算法之间的差异,并且利用坐标参数,将提取到的回波生成点云。通过模拟数据和实测数据分别对波形分解的结果进行验证。论文最后对波形数据分解的工作做了总结,并对后续的工作进行了展望。


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