发明公布-2023100925637-一种顾及冰川形态的ICESat-2光子去噪方法.pdf

(19)国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN115825920A
(43)申请公布日2023.03.21
(21)申请号202310092563.7
(22)申请日2023.02.10
(71)申请人中国科学院精密测量科学与技术创
新研究院
地址430077湖北省武汉市武昌区徐东大
街340号
(72)发明人黄荣刚常瑞杰江利明张文典
汪汉胜
(74)专利代理机构武汉宇晨专利事务所(普通
合伙)42001
专利代理师李鹏
(51)Int.Cl.
G01S7/48(2006.01)

权利要求书3页说明书11页附图10页
(54)发明名称
一种顾及冰川形态的ICESat-2光子去噪方
法
(57)摘要
本发明公开了一种顾及冰川形态的ICESat‑
2光子去噪方法，包括以下步骤：多尺度RANSAC确
定最佳光子椭圆邻域；加权密度的估算，包含连
续性密度、相似性密度以及混合密度的估算；沿
轨分区段自适应阈值的确定。本发明提出的光子
去噪新方法，更好的解决了冰川形态尺度不一、
方向变化等因素导致附着在地表附近的噪声光
子密度与信号光子密度相似而难以分离的问题，
能够有效提高信号光子的提取质量，进而服务于
冰川表面高程探测。
CN115825920A
CN115825920A权利要求书1/3页

1.一种顾及冰川形态的ICESat‑2光子去噪方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、计算每个光子的K近邻距离；
步骤2、选定当前中心光子，使用基于圆的邻域进行多尺度RANSAC线性拟合；
步骤3、确定当前中心光子的最佳的圆邻域尺度以及椭圆邻域的长轴大小和方向；
步骤4、计算当前光子中心点的连续性密度；
步骤5、计算当前光子中心点的相似性密度；
步骤6、根据连续性密度和相似性密度计算混合加权密度；
步骤7、将沿轨光子分成不相交的沿轨区段；
步骤8、对每个沿轨区段的光子高程进行直方图统计，提取候选信号光子的海拔区间；
步骤9、根据区段内的归一化混合加权密度平均值确定自适应密度阈值；
步骤10、根据自适应密度阈值将信号光子与噪声光子进行分离。
2.根据权利要求1所述一种顾及冰川形态的ICESat‑2光子去噪方法，其特征在于，所述
步骤2包括以下步骤：
步骤2.1、将多尺度的集合设为，其中，为各个尺度，且
每个尺度都对应着一个圆的半径，以每一个光子作为当前中心光子，搜索各个尺度下圆邻
域内的光子；
步骤2.2、利用高斯混合模型以光子的K近邻距离为分类依据对当前中心光子每个尺度
的邻域光子进行初步分类，以获得每个尺度下可能的信号光子集合；
步骤2.3、使用RANSAC算法对当前中心光子每个尺度下可能的信号光子进行RANSAC线
性拟合，得到当前中心光子在每个尺度下的方向、RANSAC拟合线以及内点集合。
3.根据权利要求2所述一种顾及冰川形态的ICESat‑2光子去噪方法，其特征在于，所述
步骤3包括以下步骤：
最佳圆邻域尺度为步骤2中每个尺度下RANSAC拟合得到的内点数量与可能的信
号光子数量之比的最大值对应的圆邻域尺度；
若当前中心光子在步骤2中得到的内点集合中，则被判定为RANSAC线性拟合有效，椭圆
长轴大小为，椭圆长轴方向为当前中心光子在最佳圆邻域尺度下的方向，椭圆短轴
为设定的固定值；
若当前中心光子不在步骤2中得到的内点集合，则被判定为RANSAC线性拟合无效，椭圆
长轴方向被定义为水平向，椭圆长轴大小为设定的固定值，椭圆短轴为设定的固定值。
4.根据权利要求3所述一种顾及冰川形态的ICESat‑2光子去噪方法，其特征在于，所述
步骤4包括以下步骤：
当RANSAC线性拟合有效时，根据椭圆邻域内光子到RANSAC拟合线的距离分配连续性权
重；
当RANSAC线性拟合无效时，光子的连续性权重分配为零，
统计椭圆邻域中所有光子点的连续性权重之和作为当前光子中心点的连续性密度。
5.根据权利要求4所述一种顾及冰川形态的ICESat‑2光子去噪方法，其特征在于，所述
步骤5包括以下步骤：

2
CN115825920A权利要求书2/3页
步骤5.1、为当前中心光子的椭圆邻域内的光子分配相似性权重：
为椭圆邻域内的光子搜索个最近的光子；计算椭圆邻域内的光子与其个最近的光

子之间的距离的平均值作为光子间距；评估椭圆邻域内的光子和当前中心光子之间
的光子间距之差，为椭圆邻域内的光子分配一个相似性权重；
步骤5.2、统计椭圆邻域中所有光子点的相似性权重之和作为当前光子中心点的相似
性密度。
6.根据权利要求5所述一种顾及冰川形态的ICESat‑2光子去噪方法，其特征在于，所述
步骤6中的混合加权密度基于以下公式获得：

式中：和分别是连续性密度系数和相似性

密度系数，为连续性密度，为相似性密度，为当前中心光子的椭