(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211372891.4 (22)申请日 2022.11.04 (71)申请人 自然资源部第一海 洋研究所 地址 266061 山东省青岛市崂山区仙霞岭 路6号 (72)发明人 徐文学　刘焱雄　郭亚栋　董志鹏　 冯义楷　崔子伟　蒋正坤　 (74)专利代理 机构 北京云嘉 湃富知识产权代理 有限公司 1 1678 专利代理师 谢子运 (51)Int.Cl. G06K 9/00(2022.01) G06K 9/62(2022.01) G06T 7/187(2017.01) G06T 7/62(2017.01)G06V 10/764(2022.01) (54)发明名称 面向单频机载激光测深数据的水陆分类方 法、 系统及应用 (57)摘要 本发明属于海洋测绘数据处理与识别技术 领域， 公开了面向单频机载激光测深数据的水陆 分类方法、 系统及应用。 该方法利用双峰波形点 云的高程区间和波形特征直方图拟合曲线得到 水陆分类阈值， 进行海陆分类； 基于水陆分类波 形特征阈值、 高程方差构建连通区， 并利用连通 区几何特征实现内陆水域点识别； 进行点云栅格 化的邻域分析， 将连通区及邻域 关系作为约束条 件用于优化水陆分类。 本发明为解决现有技术方 案难以满足高自动化、 适用性强等需求， 本发明 面向单频全波形ALB系统采集数据， 在无需先验 样本和其他辅助信息的前提下， 实现高自动化、 高精度、 高效率的水陆分类 。 权利要求书3页 说明书13页 附图7页 CN 115422981 A 2022.12.02 CN 115422981 A 1.一种面向单频机载激光测深数据的水陆分类方法， 其特征在于， 该方法包括以下步 骤： S1， 利用双峰波形点云的高程区间和波形特征直方图拟合曲线得到水陆分类阈值， 进 行海陆分类； S2， 基于水陆分类波形特征阈值、 高程方差构建连通区， 并利用连通区几何特征实现内 陆水域点识别； S3， 进行点云栅格化的邻域分析， 将连通区及邻域关系作为约束条件用于优化水陆分 类。 2.根据权利要求1所述的面向单频机载激光测深数据的水陆分类方法， 其特征在于， 在 步骤S1前， 还需进行： 提取单频ALB系统 回波波形的尾部噪声、 首次波峰振幅、 面积、 方差、 独 立波峰数五个波形 特征； 回波波形中首次回波的振幅Am、 面积Ar、 方差V、 回波波形的尾部噪声N以及独立波峰的 个数PC用于反映回波 波形的形状， 对应回波 波形特征的表达式如下： 式中， P代表首次回波内的采样点回波强度， 、 分别代表首次回波振幅点 左侧和右侧的回波强度达到 时对应的时刻， intensity代表整个波形的采样点回波强 度， peak代 表回波波峰； 每个ALB测深点的特征数据表达为{x， y， z， PC， N， A m， Ar， V}， 其中x， y， z为该点的三维坐 标。 3.根据权利要求1所述的面向单频机载激光测深数据的水陆分类方法， 其特征在于， 在 步骤S1中， 利用双峰波形点云的高程区间和波形特征直方图拟合曲线得到水陆分类阈值， 进行海陆分类的步骤 包括： （1） 海面 点粗提取； 双波峰波形点云的高程统计直方图呈现明显的单峰分布， 根据其高程直方图频数最大 的位置确定海面高程， 粗略海面 点云集合CS由下式确定： （1） 式中， csp代表条带内的点， 代表点csp的高程， H为直方图频数最大位置的海面高 程， 为海面高程变化阈值； （2） 波形 特征直方图曲线拟合； 绘制回波波形的尾部噪声、 首次波峰振幅、 面积和方差的波形特征直方图， 以特征值为 对应直方图的自变量x， 以频数为因变量y， 利用移动最小二乘拟合波 形特征直方图曲线； 拟权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115422981 A 2合公式 （2） 如下： （2） （3） （4） 式中： 为线性基函数， ， ； 和 为根据 ALB波形特征值 计算得到的系数矩阵， 根据式 （3） 和 （4） 计算获得； 为 处的样条 权函数， 设 ， 的计算公式如下： （5） （3） 基于波形 特征阈值的海面 点精提取； 计算每个波形特征直方图的拟合曲线中水域统计峰向陆域统计峰过渡的首个极小值， 将对应的特征值分别作为海面精提取阈值 ； 遍历点集CS， 当波形特征满足 公式 （6） 的阈值要求时， 判定该点 为海面点， 否则判定该点 为内陆点云； （6） 式中， fsp代表CS 中的点， 分别代表点fsp的波形背景噪声以及首 次回波的振幅、 面积、 方差 。 4.根据权利要求1所述的面向单频机载激光测深数据的水陆分类方法， 其特征在于， 在 步骤S2中， 基于水陆分类波 形特征阈值、 高程方差构建连通区， 并利用连通区几何特征识别 内陆水域 点， 具体包括以下步骤： 步骤1， 内陆水提取阈值和高程方差计算； 对每个波形特征直方图， 将海面提取阈值和拟合曲线最大值位置的平均值作为内陆水 提取阈值； FS的补集点云为CFS， 根据平面坐标， 以参数w为格网大小， 以格网内点云高程最 大值为像元值构建距离图像， 并以该距离图像3 ×3窗口的像元值方差构建方差图像； 步骤2， 连通区构建； 遍历CFS中的点， 当其波形特征满足内陆水提取阈值要求， 且所在格网的高程方差小于 阈值 时， 标记该格网； 以八邻域是否连通 为依据对标记格网构建连通区； 步骤3， 内陆水域 点确定； 对于第 个连通区， 计算连通区平均高程 、 连通区面积 以及连通区外3 ×3邻域 的平均高程 ； 当第 个连通区满足公式 （7） 时， 认为该连通区内的点为内陆水域点， 否 则为陆地 点； （7） 式中， 代表连通区 中的像元， 为连通区面积阈值。 5.根据权利要求1所述的面向单频机载激光测深数据的水陆分类方法， 其特征在于， 在 步骤S3中， 进行点云栅格化的邻域分析， 将连通区及邻域关系作为约束条件用于优化水陆权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115422981 A 3