ICESat GLAS完整波形信号处理技术在南极查尔斯王子山脉地区地表覆盖分类中的应用研究

波形激光雷达传感器所获取的遥感数据几乎可以提供后向散射信号的全部特征,除了距离观测值,需要通过进一步分析接收的脉冲获取更多关于地表实体的物理特性,因此,这些相关的物理特性成为研究地表覆盖的新领域。通过总结利用波形信号处理技术进行地表覆盖解译工作的研究进展,开展了南极查尔斯王子山脉地区地表覆盖分类工作。首先,描述了GLAS的数据结构;其次,总结了相关的信号处理技术;然后,从实际应用角度讨论了方法的可用性;最后,以南极查尔斯王子山脉地区为例,实践了基于ICESat GLAS完整波形信号处理技术的地表覆盖分类方法。

倒排索引优化的波形激光雷达数据存储和访问

LAS1.3格式是由美国摄影测量与遥感协会(ASPRS)制定的一种用于存储激光点云及其他相关信息的激光雷达交换数据格式,该版本支持激光雷达波形数据的存储,以适应全波形激光雷达的发展和应用。但由于其继承了LAS格式以点存储为中心的设计思路,波形数据仅作为附加部分挂接在点云数据上,故只提供了一种简单的映射方法实现波形数据访问,而无法直接体现出波形数据作为原始信息与回波点云的逻辑关系,因此在研究和实际应用中不便于波形数据的直接访问。设计实现了一种基于倒排索引的文件格式,建立了从波形数据到属于该束激光脉冲的点云的倒排映射关系,消除了LAS1.3文件中波形数据访问的无序性,也大大降低了波形数据处理过程中程序访问的复杂性。实验表明,新的索引文件组具有标准LAS1.3格式规范不具备的访问特性,可以增加波形数据的访问速度。

基于阈值的激光雷达K均值聚类算法

针对同一距离不同目标的激光雷达全波形回波数据聚类准确率低的问题,在分析K均值聚类算法原理的基础上,提出了一种基于阈值的K均值聚类算法。首先,利用强度信息对距离信息进行标定,使用强度信息作为特征进行聚类以区分同距离的不同目标。然后,利用阈值限定聚类中心间的最小距离,提高聚类准确率。最后,搭建了扫描验证平台进行平移和旋转成像,对算法有效性进行验证。通过不同颜色目标和模拟道路回波数据聚类实验表明,在不同阈值的情况下,提出的基于阈值的K均值聚类算法的聚类准确率均在90%以上,相比于无阈值的K均值聚类算法准确率提升10%以上,能够有效进行目标聚类和模拟道路提取。