[发明专利]一种基于蒙特卡罗匹配的机载激光测深航带拼接方法

说明书

本发明公开了一种基于蒙特卡罗匹配的机载激光测深航带拼接方法，属于海洋测绘技术领域，其首先获取机载激光测深数据,计算出海底激光点坐标；然后通过航带重叠区域“水深相对漂移”进行点云滤波；再构建非线性最小二乘参数平差模型，计算七参数解；最后将蒙特卡罗模型与非线性最小二乘参数平差模型相结合，以获得的迭代均值作为航带拼接转换七参数。本发明通过这种方法，实现了机载激光测深航带的高精度、强鲁棒性拼接，有效解决了初始航带质量差造成拼接精度低的问题。

技术领域

本发明属于海洋测绘技术领域，具体涉及一种基于蒙特卡罗匹配的机载激光测深航带拼接方法。

背景技术

机载激光测深系统具有测量精度高、测点密度高，工作效率高、机动性强、测量连续性等特点，特别适合于浅水区、海岛礁附近区域等复杂地形的快速探测，可以实现海岸线水上水下地形的无缝拼接。对于满足海洋、测绘、水利、交通、外交、海军等多方面的迫切需求，具有重要意义。

机载激光水深测量属于条带式面状测量的一种，为满足100％全覆盖测量要求，航线布设时要求相邻航带之间须保证20％以上的重叠度。由于受各种干扰因素的影响，在相邻重叠区域内的公共点上，必然存在一定大小的同名点深度不符值，称之为“水深相对漂移”，主要包括折射误差、传感器安装参数测量误差等，经过折射改正、系统多传感器标定校准等处理后，其残余值主要由校正残差构成，对总体海底地形测量精度产生明显影响。为了获得高精度海底地形，有必要消除或减少航带重叠区域间的差异，生成无缝产品，为水下地形测量提供质量保证。采用最近迭代点(Iterative Closest Points，ICP)算法能够进行航带拼接，但是由于数据质量差该方法会造成局部收敛问题，且拼接效率较低；三维正态分布变换(3D Normal Distributions Transform，3D-NDT)的拼接方法，利用正态分布概率描述表面信息，将航带拼接问题转化为参数优化问题，降低空间复杂度，提高了拼接效率，但较差的数据质量会影响航带拼接的稳定性，从而影响其拼接精度。

因此，有必要提出一种基于蒙特卡罗匹配的机载激光测深航带拼接方法，以增强航带拼接的鲁棒性，提高机载激光测深航带拼接精度。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于蒙特卡罗匹配的机载激光测深航带拼接方法，设计合理，克服了现有技术的不足，解决了初始航带质量差造成拼接精度低的问题，有效提高了机载激光测深航带拼接精度，增强了航带拼接的鲁棒性，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于蒙特卡罗匹配的机载激光测深航带拼接方法，包括以下步骤：

步骤1：获取机载激光测深数据，计算出海底激光点坐标；

步骤2：通过航带重叠区域水深相对漂移进行点云滤波，剔除粗差；

步骤3：构建非线性最小二乘七参数平差模型，计算七参数解；

步骤4：将蒙特卡罗模型与非线性最小二乘七参数平差模型相结合，以获得的迭代均值作为航带拼接最终转换七参数。

优选地，在步骤2中，机载激光测深点云的滤波方法如下：

步骤2.1：选定初始基准航带H₁，确定相邻航带H₂与H₁的重叠区域；

步骤2.2：在重叠区域内进行点云数据格网化，确定重叠区域的同名点信息；

步骤2.3：利用均值及中误差σ作为粗差剔除的阈值参数；

若同名点间满足则保留该同名点，否则将其剔除；其中，为基准航带重叠水深值，为相邻航带同名点水深值；