激光雷达所处环境噪声较大,船舶航线辨识困难,为解决该问题,提出基于激光雷达回波信号的雾天船舶航线快速辨识方法。采用信号累积增强算法增强雾天激光雷达回波信号,利用改进经验模态分解算法去噪处理增强后的回波信号,结合回波信号通过最小类内方差获取得到船舶航线和水面最佳分割阈值,提取船舶航线特征点。利用最小二乘法拟合法拟合船舶航线特征点,完成雾天船舶航线辨识。实验结果表明,所提方法应用后激光雷达回波信号更平滑,输出信噪比更高,均方根误差更低,船舶航线辨识准确率更理想。
In order to solve this problem, a fast identification method of ship route in fog based on lidar echo signal is proposed. The signal accumulation enhancement algorithm is used to enhance the lidar echo signal in fog, and the improved empirical mode decomposition algorithm is used to denoise the enhanced echo signal. Combined with the echo signal, the optimal segmentation threshold of ship route and water surface is obtained through the minimum within class variance, and the ship route feature points are extracted. The least square fitting method is used to fit the characteristic points of the ship route to complete the identification of the ship route in fog. The experimental results show that the lidar echo signal is smoother, the output signal-to-noise ratio is higher, the root mean square error is lower, and the accuracy of ship route identification is better.
2024,46(6): 135-139 收稿日期:2023-12-06
DOI:10.3404/j.issn.1672-7649.2024.06.023
分类号:TN911.7
作者简介:杨喜旺(1971-),男,博士,副教授,研究方向为计算机应用、信息处理与诊断
参考文献:
[1] 崔健. 台风灾害下无人机激光雷达技术的电网巡视应用[J]. 测绘科学, 2021, 46(4): 63-67.
[2] 鲁月林, 王煜, 司福祺, 等. 静止轨道星载差分吸收光谱仪CCD成像系统设计[J]. 光子学报, 2020, 49(6): 110-118.
[3] 谢勃, 张燕. 基于LiDAR点云的建筑物激光扫描重构方法仿真[J]. 计算机仿真, 2021, 38(8): 435-439.
[4] 冯珂, 张本伟. 复杂气象海况条件下船舶航行安全辨识及航行优化方法[J]. 中国航海, 2022, 45(3): 1-6.
[5] 王壮, 王凯, 黄连忠, 等. 海况识别下的船舶航速动态优化方法[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2022, 43(4): 488-494.
[6] 杨家轩, 刘元. 基于DBTCAN算法的船舶轨迹聚类与航路识别[J]. 上海海事大学学报, 2022, 43(3): 7-12.
[7] 徐沛拓, 刘东, 周雨迪, 的话. 海洋激光雷达多次散射回波信号建模与分析[J]. 遥感学报, 2020, 24(2): 142-148.
[8] 袁羽齐, 陈雯柏. 基于直线型Sagnac干涉仪结构的脉冲激光雷达[J]. 火力与指挥控制, 2021, 46(7): 111-117.
[9] 齐若伊, 李坤, 杨苏辉, 等. 基于独立元分析的水下激光雷达后向散射噪声去除方法[J]. 光学学报, 2021, 41(4): 31-38.
[10] 罗道斌, 秦毅盼, 岳宗敏, 等. 基于经验模态分解的彩虹法测量研究[J]. 应用光学, 2020, 41(2): 375-381.
[11] 邵向鑫, 王有朋, 张笑鸣, 等. 用于光纤传感的可调半软阈值小波去噪算法[J]. 激光与红外, 2020, 50(9): 1120-1125.
[12] 张若秋, 杜一平. 仪器噪声在近红外光谱偏最小二乘模型内的传播效应[J]. 分析测试学报, 2020, 39(10): 1282-1287.
[13] 曹海杰, 刘宁, 许吉, 等. 红外图像自适应逆直方图增强技术[J]. 红外与激光工程, 2020, 49(4): 256-262.
[14] 严婷婷, 李锋, 王琦. 高斯加权的二维灰度重心法提取光条中心[J]. 计算机工程与设计, 2020, 41(12): 3570-3574.
[15] 张晓鹏, 张兴忠. 基于高斯核函数的支持向量机光伏故障诊断研究[J]. 可再生能源, 2021, 39(6): 760-765.