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一种面向海底陡坡的ALB点云滤波与恢复方法OA

An ALB bathymetric point cloud filtering algorithm based on adaptive morphological filtering and hyperbolic surface fitting

中文摘要英文摘要

针对机载激光ALB测深点云处理在海底陡坡区块存在的不确定性问题,提出一种融合自适应形态学滤波与双曲面拟合的ALB测深点云滤波算法.首先通过高斯函数拟合出机载激光ALB测深点云高程直方图的主峰,确定海面高程,调整深度阈值以分离海面点云,并保留浅海海底点云;继而将点云按网格划分构建局部参考面,依据高程残差分析标记候选噪点,同时通过构建K-D树计算邻域点数,若点数小于最小邻域点阈值则保留噪点标记,依据最终噪点标记执行水体滤波;最后基于双曲面拟合完成三维海底地形建模,通过计算残差判定并恢复海底陡坡点云.实验表明,该算 法总误判率为1.64%,Kappa系数达0.967,优于现行同类算法,不仅实现了ALB海底地形信号的有效提取,同时有效保留了海底陡坡点云的细部特征.

Point clouds are a fundamental data source for reconstructing three-dimensional marine scenes.To address the uncertainties in processing Airborne LiDAR Bathymetry(ALB)point clouds over steep seabed slopes,this paper proposes a point cloud filtering algorithm that integrates adaptive morphological filtering with hyperbolic surface fitting.Firstiy,a Gaussian function is applied to fit the primary peak of the ALB point cloud elevation histogram,thereby determining the sea surface elevation.By optimizing the depth threshold,sea-surface points are separated while shallow seabed points are retained.Subsequently the point cloud is then divided into grids to construct local reference surfaces,and elevation residuals are analyzed to identify candidate noise points.Meanwhile,a K-D tree is constructed to calculate the number of neighboring points;if the number is less than the minimum threshold,the candidate noise label is preserved and water-body filtering is performed accordingly.Finally,a three-dimensional seabed topography model is accomplished using hyperbolic surface fitting,and residual analysis is used to recover valid steep-slope points that may have been erroneously removed.Experimental results demonstrate that the proposed algorithm achieves a total error rate of 1.64%and a Kappa coefficient of 0.946,outperforming existing methods.It not only accomplishes the effective extraction of ALB seabed topography but also effectively preserves the characteristic details of steep-slope areas.

林少凯;欧阳永忠;洪黎丹;何西;陆长锴

福建理工大学 智慧海洋科学技术学院,福建 福州 350118||自然资源部 海洋环境探测技术与应用重点实验室,广东 广州 510300||海洋智能装备福建省高校重点实验室,福建 福州 350118福建理工大学 智慧海洋科学技术学院,福建 福州 350118||自然资源部 海洋环境探测技术与应用重点实验室,广东 广州 510300||海洋智能装备福建省高校重点实验室,福建 福州 350118福建理工大学 智慧海洋科学技术学院,福建 福州 350118||自然资源部 海洋环境探测技术与应用重点实验室,广东 广州 510300||海洋智能装备福建省高校重点实验室,福建 福州 350118自然资源部 海洋环境探测技术与应用重点实验室,广东 广州 510300||自然资源部 南海调查中心,广东 广州 510300自然资源部 海洋环境探测技术与应用重点实验室,广东 广州 510300||广州三海海洋工程勘察设计有限公司,广东 广州 510220

天文与地球科学

机载LiDAR测深形态学滤波K-D树双曲面拟合Kappa系数

airborne LiDAR bathymetrymorphology filterK-D treehyperbolic surface fittingKappa coefficient

《海洋测绘》 2026 (2)

14-19,6

自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室开放基金(MESTA-2023-A002)自然资源部南海局2024年度科技发展基金项目(240103)国家自然科学基金项目(42174013)2024福建省科技重大专项(科教联合)项目(2024HZ026009)福建理工大学引进科研教学团队资金项目(GY-24015).

10.3969/j.issn.1671-3044.2026.02.003

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