ICESat-2机载试验点云滤波及植被高度反演

新一代星载激光雷达卫星ICESat-2将采用多波束微脉冲光子计数技术,并进行高程剖面式的对地观测。由于该点云数据具有背景噪声大、密度低并呈线状分布等特点,传统的点云滤波算法并不适用,研究新的点云滤波算法十分必要。本文以ICESat-2的机载模拟器MABEL数据为例,首先介绍了微脉冲光子计数激光雷达的基本原理和数据特点,并针对高程剖面点云提出基于局部距离统计和最小二乘局部曲线拟合的点云滤波算法;然后,对美国加利福尼亚州Sierras-Forest地区MABEL试验中532 nm通道的光子点云进行滤波处理,并利用识别的地面点插值得到3 m分辨率的线状DEM,进而估算了该区域美国云杉的平均树高;最后,对该滤波算法进行精度评价,并分析了误差来源及其对DEM精度和树高反演精度的影响。结果表明:(1)该算法整体精度达97.6%,能有效剔除绝大部分噪声点且对地形起伏具有较强的自适应能力;(2)误分噪声点影响了滤波过程中局部地形的拟合,而滤波过程中的分类误差将降低DEM和树高反演的精度。     

基于小波去噪法的基坑监测数据处理

受各种因素影响,地铁基坑监测数据除含有真实变形信息外,还存在噪声。应用MATLAB实现小波分析对监测数据的去噪处理和粗差探测仿真实验。实例表明,选取恰当的小波基函数和小波分解层数,通过小波分析的带通滤波的功能,能够对原始信号有效分频,从而在不同尺度上将粗差和噪声分离达到识别的效果。去噪之后的信号曲线有较好的光滑性,更能反映基坑周边土体的变形规律。     

核磁共振测井的正则化-启发式阈值降噪研究

核磁共振(NMR)测井是在高温、高压的极端条件下进行,样品体积小,回波幅度微弱.受到来源复杂的噪声影响,NMR信号通常被淹没在噪声中,测量数据的信噪比较低.提出正则化-启发式阈值算法(Regularization Heursure, R-Heursure)对小波分解后的细节系数阈值降噪,正则化因子的选取与地层孔隙结构和测量数据的原始信噪比相关.通过最大相关系数能量准则选取最优化的母小波函数、消失矩和分解层次,采用正则化因子约束估计的阈值,使选取的阈值恰好能大于噪声水平而不损失小孔(或微孔)的响应信息.数值模拟和实际测井资料处理验证了R-Heursure算法的降噪性能,NMR测井数据的信噪比得以有效改善,为储层评价提供更准确的信息.     

高层建筑物GPS动态变形监测数据处理

本文利用小波阈值降噪方法对高层建筑物GPS动态变形监测数据进行处理,针对不同小波基选取对结果影响进行了实验分析,表明小波变换可实现高层建筑物GPS动态监测数据的有效去噪,可克服传统处理技术对非平稳、非等时间间隔观测数据序列滤波的局限性,为监测数据的处理方法提供一定参考。     

Non-linear filter, using the wavelet transform, applied to seismological records

As any process in Nature, seismic recordsare affected by noise that the analystwould want to eliminate. One of the mostcommon techniques used to minimise thisnoise effect is the application of linearfilters, which reduce the bandwidth of thesignal. This method is based on the FourierTransform, and therefore any perturbationon the coefficients affects the entirerecord.We have developed a non-linear filter basedon the multiresolution analysis of theDiscrete Time Wavelet Transform (DTWT). Themain idea is to use the time-frequencylocalisation properties of the waveletdecomposition. Each coefficient isassociated to a window on thetime-frequency plane, so any perturbationwould only affect the time and frequencyrange of the correspondent window.The procedure we propose has three stages:periodic noise elimination, spikesreduction and, finally, the non-linearfiltering. The non-linear filter acts bythresholding the wavelet coefficients. Thethresholding estimator will depend on thesignal-noise ratio (SNR) in each of thefrequency bands associated to the waveletdecomposition.We have compared the proposed method to thecoherent structures method (Mallat, 1998)and to two 4^th order linear filterbanks (Butterworth and Elliptic filters),applying all of them to a syntheticdatabase, and a real earthquake databaserecorded by the Short Period ROA Network.The proposed method improves the SNR in the87% of the tested events, being therelative rms error less than three, and themaximum amplitude relative error less than10% in the 90% of the synthetic database.     

基于双树复数小波的SAR图像噪声抑制

小波变换由于其良好的时频分离特性以及接近人类视觉系统的多分辨分析,在SAR图像的去噪和复原中得到了很好的应用,但是经典小波变换不具备平移不变性,且得到的高频分量的方向非常有限。复数小波变换是一种具有近似平移不变性、更多方向选择性且能够完全重构的双数正交小波变换,在图像去噪方面表现出更强的性能。建立了复数小波变换分解与重构的过程,并对分解后的实部和虚部图像的高频部分分别进行局部非线性软阈值法滤波。实验结果显示,复数小波变换较小波变换不仅滤除了更多的噪声,而且得到的图像边缘更加平滑。     

基于小波阈值消噪自适应滤波的GPS/INS组合导航

惯导系统中惯性元件误差是影响惯性导航及其组合导航精度的重要因素.在GPS/INS组合导航自适应滤波的基础之上,提出利用小波进行阈值消噪以提高组合导航精度.首先对惯性元件输出信号进行频谱分析,确定相应的多分辨分析尺度以及不同尺度下对高频系数采取的相应措施.对噪声占主要成分的尺度将其高频系数全部置零,对噪声和有用信号共同占有的尺度将其高频系数作阈值处理.利用实测数据进行验证,结果表明这种方法能够有效地削弱惯性元件误差的影响,提高GPS/INS组合导航系统的精度和可靠性.     

基于边缘检测的优化算法的小波阈值图像去噪

目前,小波阈值去噪方法简单有效,已成为图像去噪领域中常用的去噪方法.但传统的小波阈值去噪方法存在一些缺点,在去除图像噪声的过程中会出现去噪不彻底、噪声残留和噪声误判的问题.本文首先利用小波边缘检测算法确定图像边缘特征的小波系数;然后,根据噪声的方差设置优化阈值函数去噪,即在以往统一阈值基础上加以修改,使阈值能随着分解尺度的变化而改变,对传统的软闽值和硬阈值的优点予以保留,改进它们的缺点,生成一种新的阈值函数,使它在处理小波系数时更加灵活.经过优化的小波阈值去噪后得到平滑图像;最后,把小波边缘检测图像镶嵌入平滑图像中.实验表明,与传统的小波阈值去噪方法相比,该算法解决了传统阈值函数在去噪过程中出现的问题,进行有效去噪的同时保留图像的细节,使图像更加清晰,提高了信噪比.     

基于MRF与引导滤波的声纳图像去噪方法

声纳具有对大范围水下场景探测的能力,一直以来都是水下设备感知外界环境的重要手段,但由于声纳图像分辨率低,海洋环境噪声干扰较为复杂,所以在诸多方面的应用都受到了限制。文中提出了一种基于马尔可夫随机场和引导滤波的声纳图像去噪与增强方法,使用马尔可夫随机场对声纳图像进行预分割,然后采用中值滤波方法对原始图像进行简单滤波处理,最后将该图像作为引导图像对马尔可夫随机场(Markov Random Field,MRF)分割后的图像进行引导滤波实现了对声纳图像的去噪与增强。该方法有效地去除了背景和影子内的噪声,对目标区域内部噪声起到了很好的抑制作用,消除了MRF分割产生的伪轮廓效应,具有较好的边界保持和增强效果。     

合肥中心台地电阻率地铁干扰分析与抑制处理

以隶属合肥中心台的大蜀山台和合肥形变台地电阻率观测数据为研究对象,从时域上揭示了受地铁运行干扰的基本特征,经分析发现地电阻率受地铁干扰影响最大的为与轨道走向一致的测向,与轨道走向垂直测向所受的干扰最小;分别利用小波包阈值去噪和夜间观测均值代替日均值2种方法,对存在尖峰和突变的地铁干扰数据进行分析和去噪,结果表明:合肥形变台利用小波包阈值抑制地铁干扰效果较好,重构后的信号不仅大幅降低了地铁干扰的幅度,还去除了日常干扰所带来的背景噪声,能够较好地反映其原始信号变化特征,而大蜀山台更适用于夜间观测均值代替日均值的方法,可以提高地电阻率观测精度。