一種激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取方法及系統(tǒng)，方法包括：獲取機載全波形激光雷達測深數(shù)據(jù)中所包括的海底回波波形數(shù)據(jù)，并對海底回波波形數(shù)據(jù)根據(jù)Richardson?Lucy反卷積迭代算法求解得到回波強度和海水深度；根據(jù)線性回歸法對所述海底回波波形數(shù)據(jù)求解，得到海水衰減系數(shù)；對由海底地形坡度引起的Hot?spot效應(yīng)和脈沖展寬進行回波強度校正，得到海底底質(zhì)的坡度及海底底質(zhì)反射率。本發(fā)明充分考慮了海水衰減系數(shù)、脈沖展寬、熱點效應(yīng)等多因素對海底回波強度的影響，精確反演出海底底質(zhì)反射率。
【專利說明】
-種激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及海洋測繪技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射 率提取方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 激光雷達測深系統(tǒng)可W快速高效的對淺海、暗礁及船只無法到達的水域進行水深 測量，具有精度高，范圍廣，機動性高，測量密度高，測量周期短等特點，測量深度從0.1米到 60米。運用前景十分廣闊，可W應(yīng)用于海圖制作，水文勘測，水下目標(biāo)、水下飛機、潛艇、魚群 探測，海底打拱、捜救等領(lǐng)域。
[0003] 運用機載激光雷達進行海洋探測是目前海洋測繪領(lǐng)域中最尖端的技術(shù)之一，近年 來各國爭相研制高精度機載激光雷達測深系統(tǒng)，國際上主要有加拿大化tech公司的CM化系 列、瑞典AHAB公司的Hawkeye系列、奧地利Riegl公司VQ-820系列產(chǎn)品，澳大利亞皇家海軍的 LADS MK-II，美國NASA的EAA化系統(tǒng)。中國對機載海洋激光探測技術(shù)的研究起步較晚，而且 受到激光器和光電探測器技術(shù)發(fā)展的限制，導(dǎo)致激光雷達用于水下探測技術(shù)相關(guān)研究進展 緩慢，目前仍然處于理論研究和實驗測試階段。激光雷達測深數(shù)據(jù)的回波波形中包含了海 底探測點的諸多信息，例如海底底部的坡度、幾何形狀、反射率等。通過激光雷達測深數(shù)據(jù) 反演出海底底質(zhì)發(fā)射率，運項工作有助于海岸帶生態(tài)環(huán)境監(jiān)測管理和海洋生物研究（如魚 類棲息地、珊瑚礁等），有利于海底沉積物運移，海水溫度估算，高分辨率海底地圖繪制等。
[0004] 但是由于激光束在海水中衰減非常嚴(yán)重，受到海水散射、脈沖展寬、巧ot-spot"效 應(yīng)（即熱點效應(yīng))等多種影響，對運用回波波形精確反演海底底質(zhì)反射率提出了更大的挑 戰(zhàn)。
[0005] 因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待改進和發(fā)展。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種激光雷達測深數(shù)據(jù)的 海底底質(zhì)反射率提取方法及系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中機載激光雷達發(fā)出的激光束在海水 中衰減非常嚴(yán)重，受到海水散射、脈沖展寬、hot-spot效應(yīng)等多種影響，提取海底底質(zhì)反射 率不易的問題。
[0007] 為了達到上述目的，本發(fā)明采取了 W下技術(shù)方案：
[000引一種激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取方法，其中，所述方法包括W下步 驟：
[0009] A、獲取機載全波形激光雷達測深數(shù)據(jù)中所包括的海底回波波形數(shù)據(jù)，并對海底回 波波形數(shù)據(jù)根據(jù)Richardson-Lucy反卷積迭代算法求解得到回波強度和海水深度；
[0010] B、根據(jù)線性回歸法對所述海底回波波形數(shù)據(jù)求解，得到海水衰減系數(shù)；
[0011] C、對由海底地形坡度引起的化t-spot效應(yīng)和脈沖展寬進行回波強度校正，得到海 底底質(zhì)的坡度及海底底質(zhì)反射率。
[0012] 所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取方法，其中，所述步驟A具體包括：
[0013] A1、獲取機載全波形激光雷達測深數(shù)據(jù)中所包括的海底回波波形數(shù)據(jù)，并構(gòu)建海 底回波強度Pr的模型;其中，
[0014] Pr = PtWpF(目 i)G(目 i)e 邱（-2邸）；
[0015] Pt表示發(fā)出激光強度，W表示機載全波形激光雷達測深系統(tǒng)誤差系數(shù)，P表示海底 底質(zhì)反射率，F(xiàn) (目i)表示化t-spot效應(yīng)校正函數(shù)，G (目i)表示脈沖展寬校正函數(shù)，K表示海水衰 減系數(shù)，D表示海水深度，01表示海底激光入射面法向量與入射光線的夾角；
[0016] A2、根據(jù)Richardson-Lu巧反卷積迭代算法對海底回波波形數(shù)據(jù)求解，得到海底回 波強度Pr和海水深度D。
[0017] 所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取方法，其中，所述步驟A2中 Richardson-Lucy反卷積迭代算法對應(yīng)的公式為：
[001 引 I. >
[0019]其中，？"的表示第i個目標(biāo)散射界面估計值，rr(〇表示發(fā)出波形強度，WR(t)表示 接受回波強度，設(shè)置的-?+1的片!達到預(yù)設(shè)闊值時，即停止迭代。
[0020] 所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取方法，其中，所述步驟C具體包括：
[0021] CU根據(jù)海底激光入射面法向量與入射光線的夾角01獲取海底底質(zhì)的坡度；
[0022] C2、由扣/(F(01)*G(0〇)得到校正后回波強度p/R，并根據(jù)校正后回波強度p/R求解 得到海底底質(zhì)反射率P。
[0023] 所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取方法，其中，所述步驟C之后還包 括：
[0024] D、根據(jù)海底底質(zhì)反射率，及反射率-分布對應(yīng)關(guān)系，確定當(dāng)前的海底底質(zhì)反射率對 應(yīng)的海底底質(zhì);所述海底底質(zhì)包括砂質(zhì)、濃密海草及稀疏海草=類底質(zhì)。
[0025] -種激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取系統(tǒng)，其中，包括：
[0026] 第一求解模塊，用于獲取機載全波形激光雷達測深數(shù)據(jù)中所包括的海底回波波形 數(shù)據(jù)，并對海底回波波形數(shù)據(jù)根據(jù)Richardson-Lu巧反卷積迭代算法求解得到回波強度和 海水深度；
[0027] 第二求解模塊，用于根據(jù)線性回歸法對所述海底回波波形數(shù)據(jù)求解，得到海水衰 減系數(shù)；
[0028] 反射率提取模塊，用于對由海底地形坡度引起的化t-spot效應(yīng)和脈沖展寬進行回 波強度校正，得到海底底質(zhì)的坡度及海底底質(zhì)反射率。
[0029] 所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取系統(tǒng)，其中，所述第一求解模塊具 體包括：
[0030] 模型構(gòu)建單元，用于獲取機載全波形激光雷達測深數(shù)據(jù)中所包括的海底回波波形 數(shù)據(jù)，并構(gòu)建海底回波強度Pr的模型;其中，
[0031] Pr = PtWpF(目 i)G(目 i)e 邱（-2?。?；
[0032] Pt表示發(fā)出激光強度，W表示機載全波形激光雷達測深系統(tǒng)誤差系數(shù)，P表示海底 底質(zhì)反射率，F(xiàn) (目i)表示化t-spot效應(yīng)校正函數(shù)，G (目i)表示脈沖展寬校正函數(shù)，K表示海水衰 減系數(shù)，D表示海水深度，01表示海底激光入射面法向量與入射光線的夾角；
[0033] 強度深度獲取單元，用于根據(jù)Richardson-Lu巧反卷積迭代算法對海底回波波形 數(shù)據(jù)求解，得到海底回波強度Pr和海水深度D。
[0034] 所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取系統(tǒng)，其中，所述強度深度獲取單 元中Richardson-Lucy反卷積迭代算法對應(yīng)的公式為：
[0035]
[0036] 其中，聲'"的表示第i個目標(biāo)散射界面估計值，味r的表示發(fā)出波形強度，WR(t)表示 接受回波強度，設(shè)置的達到預(yù)設(shè)闊值時，即停止迭代。
[0037] 所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取系統(tǒng)，其中，所述反射率提取模塊 具體包括：
[0038] 坡度獲取單元，用于根據(jù)海底激光入射面法向量與入射光線的夾角01獲取海底底 質(zhì)的坡度；
[0039] 海底底質(zhì)反射率獲取單元，用于由Pr/(F(0i)*G(0〇)得到校正后回波強度P/R，并 根據(jù)校正后回波強度P/ R求解得到海底底質(zhì)反射率P。
[0040] 所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取系統(tǒng)，其中，還包括：
[0041] 海底底質(zhì)匹配模塊，用于根據(jù)海底底質(zhì)反射率，及反射率-分布對應(yīng)關(guān)系，確定當(dāng) 前的海底底質(zhì)反射率對應(yīng)的海底底質(zhì);所述海底底質(zhì)包括砂質(zhì)、濃密海草及稀疏海草=類 底質(zhì)。
[0042] 本發(fā)明所述的激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取方法及系統(tǒng)，方法包括： 獲取機載全波形激光雷達測深數(shù)據(jù)中所包括的海底回波波形數(shù)據(jù)，并對海底回波波形數(shù)據(jù) 根據(jù)Richardson-Lu巧反卷積迭代算法求解得到回波強度和海水深度;根據(jù)線性回歸法對 所述海底回波波形數(shù)據(jù)求解，得到海水衰減系數(shù);對由海底地形坡度引起的化t-spot效應(yīng) 和脈沖展寬進行回波強度校正，得到海底底質(zhì)的坡度及海底底質(zhì)反射率。本發(fā)明充分考慮 了海水衰減系數(shù)、脈沖展寬、熱點效應(yīng)等多因素對海底回波強度的影響，精確反演出海底底 質(zhì)反射率。
【附圖說明】
[0043] 圖1為本發(fā)明所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取方法較佳實施例的流 程圖。
[0044] 圖2為本發(fā)明所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取系統(tǒng)較佳實施例的結(jié) 構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0045] 本發(fā)明提供一種激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取方法及系統(tǒng)，為使本發(fā) 明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，W下參照附圖并舉實施例對本發(fā)明進一步詳細 說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用W解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0046] 請參考圖1，其為本發(fā)明所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取方法較佳 實施例的流程圖。如圖1所示，所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取方法，包括W 下步驟：
[0047] 步驟S100、獲取機載全波形激光雷達測深數(shù)據(jù)中所包括的海底回波波形數(shù)據(jù)，并 對海底回波波形數(shù)據(jù)根據(jù)Richardson-Lu巧反卷積迭代算法求解得到回波強度和海水深 度；
[0048] 步驟S200、根據(jù)線性回歸法對所述海底回波波形數(shù)據(jù)求解，得到海水衰減系數(shù)；
[0049] 步驟S300、對由海底地形坡度引起的化t-spot效應(yīng)和脈沖展寬進行回波強度校 正，得到海底底質(zhì)的坡度及海底底質(zhì)反射率。
[0050] 本發(fā)明的實施例中，運用Richardson-Lu巧反卷積方法算法處理海底回波波形數(shù) 據(jù)，對由海底地形坡度引起的化t-spot效應(yīng)和脈沖展寬進行回波強度校正，運用線性回歸 法求出海水衰減系數(shù)，構(gòu)建海底底質(zhì)反射率分布。本方法充分考慮了海水衰減系數(shù)、脈沖展 寬、"熱點"效應(yīng)等多因素對海底回波強度的影響，精確反演出海底底質(zhì)反射率。
[0051] 進一步的，所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取方法，其中，所述步驟 SlOO具體包括：
[0052] 步驟S101、獲取機載全波形激光雷達測深數(shù)據(jù)中所包括的海底回波波形數(shù)據(jù)，并 構(gòu)建海底回波強度Pr的模型;其中，
[0053] Pr = PtWpF(目 i)G(目 i)e 邱（-2?。?br>[0054] Pt表示發(fā)出激光強度，W表示機載全波形激光雷達測深系統(tǒng)誤差系數(shù)，P表示海底 底質(zhì)反射率，F(xiàn) (目i)表示化t-spot效應(yīng)校正函數(shù)，G (目i)表示脈沖展寬校正函數(shù)，K表示海水衰 減系數(shù)，D表示海水深度，01表示海底激光入射面法向量與入射光線的夾角；
[0055] 步驟S102、根據(jù)Richardson-Lucy反卷積迭代算法對海底回波波形數(shù)據(jù)求解，得到 海底回波強度Pr和海水深度D。
[0化6] 1#一擊的-航；未擊驢SI 由Ri'rlnarH…n-Lu巧反卷積迭代算法對應(yīng)的公式為：
[0化7]
[0化引其中，尹"的表示第i個目標(biāo)散射界面估計值，表示發(fā)出波形強度，WR(t)表示 接受回波強度，設(shè)置I - P+1 (0 4 達到預(yù)設(shè)闊值時，即停止迭代。
[0059] 所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取方法，其中，所述步驟S300具體包 括：
[0060] 步驟S301、根據(jù)海底激光入射面法向量與入射光線的夾角0i獲取海底底質(zhì)的坡 度；
[0061] 步驟S302、由PR/(F(目l)*G(目l))得到校正后回波強度扣/，并根據(jù)校正后回波強度 P/ R求解得到海底底質(zhì)反射率P。
[0062] 所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取方法，其中，所述步驟S300之后還 包括：
[0063] 步驟S400、根據(jù)海底底質(zhì)反射率，及反射率-分布對應(yīng)關(guān)系，確定當(dāng)前的海底底質(zhì) 反射率對應(yīng)的海底底質(zhì);所述海底底質(zhì)包括砂質(zhì)、濃密海草及稀疏海草=類底質(zhì)。
[0064] 可見，本發(fā)明對由海底地形坡度引起的化t-spot效應(yīng)和脈沖展寬進行回波強度校 正，運用線性回歸法求出海水衰減系數(shù)，結(jié)合C抑點云信息，構(gòu)建海底底質(zhì)反射率分布。
[0065] 而且，通過Richardson-Lu巧反卷積方法算法處理回波波形數(shù)據(jù)，分離出海水散 射、表面回波及各種噪聲影響，提取出回波強度及海水深度。
[0066] 基于上述方法實施例，本發(fā)明還提供了一種激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率 提取系統(tǒng)。如圖2所示，所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取系統(tǒng)，包括：
[0067] 第一求解模塊100,用于獲取機載全波形激光雷達測深數(shù)據(jù)中所包括的海底回波 波形數(shù)據(jù)，并對海底回波波形數(shù)據(jù)根據(jù)Richardson-Lu巧反卷積迭代算法求解得到回波強 度和海水深度；
[0068] 第二求解模塊200,用于根據(jù)線性回歸法對所述海底回波波形數(shù)據(jù)求解，得到海水 衰減系數(shù)；
[0069] 反射率提取模塊300,用于對由海底地形坡度引起的化t-spot效應(yīng)和脈沖展寬進 行回波強度校正，得到海底底質(zhì)的坡度及海底底質(zhì)反射率。
[0070] 進一步的，在所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取系統(tǒng)中，所述第一求 解模塊100具體包括：
[0071] 模型構(gòu)建單元，用于獲取機載全波形激光雷達測深數(shù)據(jù)中所包括的海底回波波形 數(shù)據(jù)，并構(gòu)建海底回波強度Pr的模型;其中，
[0072] Pr = PtWpF(目 i)G(目 i)e 邱（-2?。?；
[0073] Pt表示發(fā)出激光強度，W表示機載全波形激光雷達測深系統(tǒng)誤差系數(shù)，P表示海底 底質(zhì)反射率，F(xiàn) (目i)表示化t-spot效應(yīng)校正函數(shù)，G (目i)表示脈沖展寬校正函數(shù)，K表示海水衰 減系數(shù)，D表示海水深度，01表示海底激光入射面法向量與入射光線的夾角；
[0074] 強度深度獲取單元，用于根據(jù)Richardson-Lu巧反卷積迭代算法對海底回波波形 數(shù)據(jù)求解，得到海底回波強度Pr和海水深度D。
[0075] 進一步的，在所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取系統(tǒng)中，所述強度深 度獲取單元中Richardson-Lucy反卷積迭代算法對應(yīng)的公式為：
[0076]
[0077] 其中，蘆"(0表示第i個目標(biāo)散射界面估計值，WrW表示發(fā)出波形強度，WR(t)表示 接受回波強度，設(shè)置|爪。(〇-p'+i的*聽(〇|達到預(yù)設(shè)闊值時，即停止迭代。
[0078] 進一步的，在所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取系統(tǒng)中，所述反射率 提取模塊300具體包括：
[0079] 坡度獲取單元，用于根據(jù)海底激光入射面法向量與入射光線的夾角01獲取海底底 質(zhì)的坡度；
[0080] 海底底質(zhì)反射率獲取單元，用于由Pr/(F(0i)*G(0〇)得到校正后回波強度p/R，并 根據(jù)校正后回波強度P/ R求解得到海底底質(zhì)反射率P。
[0081 ]進一步的，在所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取系統(tǒng)中，還包括：
[0082] 海底底質(zhì)匹配模塊，用于根據(jù)海底底質(zhì)反射率，及反射率-分布對應(yīng)關(guān)系，確定當(dāng) 前的海底底質(zhì)反射率對應(yīng)的海底底質(zhì);所述海底底質(zhì)包括砂質(zhì)、濃密海草及稀疏海草=類 底質(zhì)。
[0083] 綜上所述，本發(fā)明提供了一種激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取方法及系 統(tǒng)，方法包括:獲取機載全波形激光雷達測深數(shù)據(jù)中所包括的海底回波波形數(shù)據(jù)，并對海底 回波波形數(shù)據(jù)根據(jù)Richardson-Lu巧反卷積迭代算法求解得到回波強度和海水深度;根據(jù) 線性回歸法對所述海底回波波形數(shù)據(jù)求解，得到海水衰減系數(shù);對由海底地形坡度引起的 化t-spot效應(yīng)和脈沖展寬進行回波強度校正，得到海底底質(zhì)的坡度及海底底質(zhì)反射率。本 發(fā)明充分考慮了海水衰減系數(shù)、脈沖展寬、熱點效應(yīng)等多因素對海底回波強度的影響，精確 反演出海底底質(zhì)反射率。
[0084] 可W理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可W根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及本發(fā) 明構(gòu)思加 W等同替換或改變，而所有運些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保 護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取方法，其特征在于，所述方法包括以 下步驟： A、 獲取機載全波形激光雷達測深數(shù)據(jù)中所包括的海底回波波形數(shù)據(jù)，并對海底回波波 形數(shù)據(jù)根據(jù)Richardson-Lucy反卷積迭代算法求解得到回波強度和海水深度； B、 根據(jù)線性回歸法對所述海底回波波形數(shù)據(jù)求解，得到海水衰減系數(shù)； C、 對由海底地形坡度引起的Hot-spot效應(yīng)和脈沖展寬進行回波強度校正，得到海底底 質(zhì)的坡度及海底底質(zhì)反射率。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取方法，其特征在于，所 述步驟A具體包括： A1、獲取機載全波形激光雷達測深數(shù)據(jù)中所包括的海底回波波形數(shù)據(jù)，并構(gòu)建海底回 波強度Pr的模型;其中， PR = PTffpF(0i)G(0i)exp(-2KD)； Ρτ表示發(fā)出激光強度，W表示機載全波形激光雷達測深系統(tǒng)誤差系數(shù)，P表示海底底質(zhì)反 射率，F(xiàn)(9i)表示Hot-spot效應(yīng)校正函數(shù)，G(9i)表示脈沖展寬校正函數(shù)，Κ表示海水衰減系 數(shù)，D表示海水深度，Θ i表示海底激光入射面法向量與入射光線的夾角； A2、根據(jù)Richardson-Lucy反卷積迭代算法對海底回波波形數(shù)據(jù)求解，得到海底回波強 度Pr和海水深度D。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取方法，其特征在于，所 述步驟A2中Ri chardson-Lucy反卷積迭代算法對應(yīng)的公式為：其中，F(xiàn)+1⑴表示第i個目標(biāo)散射界面估計值，沙表示發(fā)出波形強度，WR(t)表示接受 回波強度，設(shè)置1% (0 -#1 (0 * %⑴I達到預(yù)設(shè)閾值時，即停止迭代。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取方法，其特征在于，所 述步驟C具體包括： C1、根據(jù)海底激光入射面法向量與入射光線的夾角0i獲取海底底質(zhì)的坡度； C2、由PrAFO^G%))得到校正后回波強度P'R，并根據(jù)校正后回波強度P'R求解得到 海底底質(zhì)反射率P。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取方法，其特征在于，所 述步驟C之后還包括： D、 根據(jù)海底底質(zhì)反射率，及反射率-分布對應(yīng)關(guān)系，確定當(dāng)前的海底底質(zhì)反射率對應(yīng)的 海底底質(zhì);所述海底底質(zhì)包括砂質(zhì)、濃密海草及稀疏海草三類底質(zhì)。6. -種激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取系統(tǒng)，其特征在于，包括： 第一求解模塊，用于獲取機載全波形激光雷達測深數(shù)據(jù)中所包括的海底回波波形數(shù) 據(jù)，并對海底回波波形數(shù)據(jù)根據(jù)Richardson-Lucy反卷積迭代算法求解得到回波強度和海 水深度； 第二求解模塊，用于根據(jù)線性回歸法對所述海底回波波形數(shù)據(jù)求解，得到海水衰減系 數(shù)； 反射率提取模塊，用于對由海底地形坡度引起的Hot-spot效應(yīng)和脈沖展寬進行回波強 度校正，得到海底底質(zhì)的坡度及海底底質(zhì)反射率。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取系統(tǒng)，其特征在于，所 述第一求解模塊具體包括： 模型構(gòu)建單元，用于獲取機載全波形激光雷達測深數(shù)據(jù)中所包括的海底回波波形數(shù) 據(jù)，并構(gòu)建海底回波強度Pr的模型;其中， PR = PTffpF(0i)G(0i)exp(-2KD)； Ρτ表示發(fā)出激光強度，W表示機載全波形激光雷達測深系統(tǒng)誤差系數(shù)，P表示海底底質(zhì)反 射率，F(xiàn)(9i)表示Hot-spot效應(yīng)校正函數(shù)，G(9i)表示脈沖展寬校正函數(shù)，Κ表示海水衰減系 數(shù)，D表示海水深度，Θ i表示海底激光入射面法向量與入射光線的夾角； 強度深度獲取單元，用于根據(jù)Richardson-Lucy反卷積迭代算法對海底回波波形數(shù)據(jù) 求解，得到海底回波強度Pr和海水深度D。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取系統(tǒng)，其特征在于，所 述強度深度獲取單元中Richardson-Lucy反卷積迭代算法對應(yīng)的公式為：其中，>m⑴表示第i個目標(biāo)散射界面估計值，表示發(fā)出波形強度，取(〇表示接受 回波強度，設(shè)置||%(0-尹+1(#~的||達到預(yù)設(shè)閾值時，即停止迭代。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取系統(tǒng)，其特征在于，所 述反射率提取模塊具體包括： 坡度獲取單元，用于根據(jù)海底激光入射面法向量與入射光線的夾角91獲取海底底質(zhì)的 坡度； 海底底質(zhì)反射率獲取單元，用于由PrAFO^G%))得到校正后回波強度p'R，并根據(jù)校 正后回波強度求解得到海底底質(zhì)反射率P。10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述激光雷達測深數(shù)據(jù)的海底底質(zhì)反射率提取系統(tǒng)，其特征在于， 還包括： 海底底質(zhì)匹配模塊，用于根據(jù)海底底質(zhì)反射率，及反射率-分布對應(yīng)關(guān)系，確定當(dāng)前的 海底底質(zhì)反射率對應(yīng)的海底底質(zhì);所述海底底質(zhì)包括砂質(zhì)、濃密海草及稀疏海草三類底質(zhì)。
【文檔編號】G01S7/48GK105954732SQ201610416807
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月14日
【發(fā)明人】李清泉, 丁凱, 朱家松, 汪馳升
【申請人】深圳大學(xué)