[发明专利]一种基于学习架构的激光雷达测深方法、装置及电子设备

说明书

本发明涉及激光雷达探测领域，提供了一种基于学习架构的激光雷达测深方法、装置及电子设备，该方法包括：获取第一高精度全波形激光雷达数据；确定第一水面回波信号位置和第一水底回波信号位置；将第一高精度全波形激光雷达数据转化为第一二维图片数据；确定训练后的网络模型；获取第二高精度全波形激光雷达数据，根据第二高精度全波形激光雷达数据确定对应的第二二维图片数据；将第二二维图片数据输入所述网络模型，输出第二水面回波信号位置以及第二水底回波信号位置；根据第二水面回波信号位置以及所述第二水底回波信号位置确定对应水深。本发明的技术方案可以适应复杂的激光回波信号、降低时间复杂度以及提高测量水深的效率和精确度。

技术领域

本发明涉及激光雷达探测领域，具体而言，涉及一种基于学习架构的激光雷达测深方法、装置及电子设备。

背景技术

海洋拥有宝贵的自然资源，是未来经济发展的重要支撑，海洋测绘与勘察是认识海洋、发展海洋经济的基础，其中海底地形的获取是海洋基础测绘的核心领域之一。

海洋测绘主要包括船载测量和遥感测量。传统的船载测量成本较大，效率较低。遥感测量中的水深测量主要包括摄影测量、高光谱等，摄影测量对水体环境要求严格，高光谱的测深范围较浅，误差较大。机载激光雷达测深是近年来蓬勃发展的海洋测深方法，测深覆盖面积大，测量时间短，且能够快速精准地获取水体区域的地形情况。机载激光雷达的激光雷达系统能够发射大功率、窄脉冲的激光束并记录回波信号能量在时间序列上的分布情况，从而得到完整的全波形数据。机载激光雷达测深就是对水域的全波形数据进行解算，进而获取水面、水底信号，从而得到水深值的过程。目前，全波形激光雷达处理波形数据的主要步骤包括有效波形提取、数据滤波、模型设计以及参数优化、水深结算四个部分，在模型设计和参数优化方面，目前，全波形激光雷达数据波形分析主要有数值检测法、高斯分解法、反卷积法等算法。其中，数值检测法不适应于复杂的激光回波信号，高斯分解法时间复杂度较高，浅水回波分解效果较差，而反卷积法运算量极大。

发明内容

本发明解决的问题是如何适应复杂的激光回波信号、降低时间复杂度以及提高测量水深的效率和精确度中的至少一者。

为解决上述问题，本发明提供一种基于学习架构的激光雷达测深方法、装置及电子设备。

第一方面，本发明提供了一种基于学习架构的激光雷达测深方法，包括：

获取第一高精度全波形激光雷达数据；

根据所述第一高精度全波形激光雷达数据确定对应的第一水面回波信号位置和第一水底回波信号位置；

将所述第一高精度全波形激光雷达数据转化为第一二维图片数据；

将所述第一二维图片数据、所述第一水面回波信号位置以及所述第一水底回波信号位置作为深度学习网络的训练集进行网络训练，确定训练后的网络模型；

获取第二高精度全波形激光雷达数据，根据所述第二高精度全波形激光雷达数据确定对应的第二二维图片数据；

将所述第二二维图片数据输入所述网络模型，输出第二水面回波信号位置以及第二水底回波信号位置；

根据所述第二水面回波信号位置以及所述第二水底回波信号位置确定对应水深。

可选地，所述将所述第一高精度全波形激光雷达数据转化为第一二维图片数据包括：

基于第一公式对所述第一高精度全波形激光雷达数据进行格拉姆角差场处理，确定所述第一二维图片数据；

所述第一公式包括：

式中，GADF表示经过格拉姆角差场处理后得到的所述第一二维图片数据，表示所述第一高精度全波形激光雷达数据中按时间排列的第1个数据归一化后的反余弦，表示所述第一高精度全波形激光雷达数据中第n个数据归一化后的反余弦。