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专利号: 2021107695355
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高光谱激光雷达的辐射校正方法,其特征在于,所述辐射校正方法包括:获取高光谱激光雷达的点云数据;根据高光谱激光雷达的点云数据,确定高光谱激光雷达的每个通道接收的回波信号对应的物体表面的粗糙度以及在物体表面的镜面反射成分参数;

根据确定的高光谱激光雷达的每个通道接收的回波信号对应的物体表面的粗糙度以及在物体表面的镜面反射成分参数,对点云中各个点的每个通道接收的回波信号的强度进行校正;

所述根据确定的高光谱激光雷达的每个通道接收的回波信号对应的物体表面的粗糙度以及在物体表面的镜面反射成分参数,对点云中各个点的每个通道接收的回波信号的强度进行校正,包括:按照如下公式对点云中各个点的每个通道接收的回波信号的强度进行校正,

Icor(θ,λn)为校正后的第n个通道接收的回波信号的强度,I(θ,λn)为第n个通道接收的对应θ入射角的回波信号的强度,(a·R‑1(λn)+b)为第n个通道接收的回波信号在物体表面的镜面反射成分参数,·表示乘运算,R(λn)为第n个通道上的垂直反射率,cos表示余弦运算,tan表示正切运算,e为自然常数,(c·λn+d)为第n个通道接收的回波信号对应的物体表面的粗糙度,λn为第n个通道接收的回波信号的波长。

2.如权利要求1所述的辐射校正方法,其特征在于,所述点云数据包括点云中各个点的空间位置坐标和高光谱激光雷达的每个通道接收的回波信号的强度,所述根据高光谱激光雷达的点云数据,确定高光谱激光雷达的每个通道接收的回波信号对应的物体表面的粗糙度以及在物体表面的镜面反射成分参数,包括:根据点云中各个点的空间位置坐标,确定点云中各个点的入射角;

从所述高光谱激光雷达的点云中确定样本点云;获取确定的样本点云中各个样本点的每个通道接收的回波信号的强度和入射角;根据确定的样本点云中各个样本点的每个通道接收的回波信号的强度和入射角,确定高光谱激光雷达的每个通道接收的回波信号对应的物体表面的粗糙度以及在物体表面的镜面反射成分参数。

3.如权利要求2所述的辐射校正方法,其特征在于,所述根据点云中各个点的空间位置坐标,确定点云中各个点的入射角,包括:根据点云中各个点的空间位置坐标,确定各个点的邻域;

确定各个点与相应邻域构成的表面的法向量;将各个点的空间位置坐标作为各个点的坐标向量,通过反余弦函数计算各个点的坐标向量和相应法向量之间的夹角,得到各个点的入射角;

所述反余弦函数为,

θp=acos(ej,pi)

θP为p点的入射角,ej为p点对应的法向量,pi为p点的坐标向量。

4.如权利要求3所述的辐射校正方法,其特征在于,所述确定各个点与相应邻域构成的表面的法向量,包括:计算各个点以及相应的邻域中点组成的协方差矩阵的特征值和特征向量;将特征向量随着相应特征值的大小排序,选取最小特征值对应的特征向量作为相应点与相应邻域构成的表面的法向量;

其中,各个点以及相应的邻域中点组成的协方差矩阵的特征值和特征向量的计算公式如下:Cov(Pi)表示点集合P组成的协方差矩阵,所述点集合P包括p点及p点的邻域共k个点,Pi表示所述点集合P中的第i个点,是所述点集合P中所有点的坐标均值,j表示特征向量和特征值的数量,ej表示特征向量,λj表示特征值。

5.如权利要求2所述的辐射校正方法,其特征在于,所述根据确定的样本点云中各个样本点的每个通道接收的回波信号的强度和入射角,确定高光谱激光雷达的每个通道接收的回波信号对应的物体表面的粗糙度以及在物体表面的镜面反射成分参数,包括:将样本点云中各个样本点的每个通道接收的回波信号的强度和入射角作为角度效应模型的观测数据,计算相应通道接收的回波信号对应的物体表面的粗糙度以及在物体表面的镜面反射成分参数在所述角度效应模型中的最优估计值;

所述角度效应模型为,

I(θ,λn)为第n个通道接收的对应θ入射角的回波信号的强度,I(0°,λn)为第n个通道接收的对应0°入射角的回波信号的强度,(a·R‑1(λn)+b)为第n个通道接收的回波信号在物体表面的镜面反射成分参数,·表示乘运算,R(λn)为第n个通道上的垂直反射率,cos表示余弦运算,tan表示正切运算,e为自然常数,(c·λn+d)为第n个通道接收的回波信号对应的物体表面的粗糙度,λn为第n个通道接收的回波信号的波长。

6.一种高光谱激光雷达的辐射校正装置,其特征在于,所述辐射校正装置包括:获取模块,用于获取高光谱激光雷达的点云数据;

确定模块,用于根据高光谱激光雷达的点云数据,确定高光谱激光雷达的每个通道接收的回波信号对应的物体表面的粗糙度以及在物体表面的镜面反射成分参数;

校正模块,用于根据确定的高光谱激光雷达的每个通道接收的回波信号对应的物体表面的粗糙度以及在物体表面的镜面反射成分参数,对点云中各个点的每个通道接收的回波信号的强度进行校正;

所述校正模块用于,按照如下公式对点云中各个点的每个通道接收的回波信号的强度进行校正,Icor(θ,λn)为校正后的第n个通道接收的回波信号的强度,I(θ,λn)为第n个通道接收的对应θ入射角的回波信号的强度,(a·R‑1(λn)+b)为第n个通道接收的回波信号在物体表面的镜面反射成分参数,·表示乘运算,R(λn)为第n个通道上的垂直反射率,cos表示余弦运算,tan表示正切运算,e为自然常数,(c·λn+d)为第n个通道接收的回波信号对应的物体表面的粗糙度,λn为第n个通道接收的回波信号的波长。

7.如权利要求6所述的辐射校正装置,其特征在于,所述点云数据包括点云中各个点的空间位置坐标和高光谱激光雷达的每个通道接收的回波信号的强度,所述确定模块用于,根据点云中各个点的空间位置坐标,确定点云中各个点的入射角;

从所述高光谱激光雷达的点云中确定样本点云;获取确定的样本点云中各个样本点的每个通道接收的回波信号的强度和入射角;根据确定的样本点云中各个样本点的每个通道接收的回波信号的强度和入射角,确定高光谱激光雷达的每个通道接收的回波信号对应的物体表面的粗糙度以及在物体表面的镜面反射成分参数。

8.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1‑5任一项所述的高光谱激光雷达的辐射校正方法。

9.一种高光谱激光雷达的辐射校正装置,其特征在于,包括:

处理器;以及

存储器,用于存储所述处理器的可执行指令;

其中,所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求1‑5任一项所述的高光谱激光雷达的辐射校正方法。