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一種基于持續(xù)同調(diào)的三維聲吶點(diǎn)云目標(biāo)分類方法和裝置

文檔序號:40443449發(fā)布日期:2024-12-24 15:17閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種基于持續(xù)同調(diào)的三維聲吶點(diǎn)云目標(biāo)分類方法,其特征在于,包括以下步驟:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于持續(xù)同調(diào)的三維聲吶點(diǎn)云目標(biāo)分類方法,其特征在于,所述采用持續(xù)同調(diào)方法提取點(diǎn)云簇的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息并以持久性圖表征,計(jì)算持久性圖的wasserstein距離,包括:

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于持續(xù)同調(diào)的三維聲吶點(diǎn)云目標(biāo)分類方法,其特征在于,所述將持久性圖的wasserstein距離和多特征融合參數(shù)輸入knn模型預(yù)測得到目標(biāo)分類結(jié)果,包括:

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于持續(xù)同調(diào)的三維聲吶點(diǎn)云目標(biāo)分類方法,其特征在于,基于聚類得到的點(diǎn)云簇采用k折交叉驗(yàn)證方法對knn模型進(jìn)行訓(xùn)練。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于持續(xù)同調(diào)的三維聲吶點(diǎn)云目標(biāo)分類方法,其特征在于,預(yù)處理中的濾波包括采用閾值濾波和最大值濾波,對于三維聲吶點(diǎn)云數(shù)據(jù)經(jīng)過波束形成過程得到的波束域,通過閾值濾波去除波束域中強(qiáng)度小于過濾閾值的數(shù)據(jù),通過最大值濾波保留波束域中每個(gè)波束方向上強(qiáng)度最高的數(shù)據(jù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于持續(xù)同調(diào)的三維聲吶點(diǎn)云目標(biāo)分類方法,其特征在于,預(yù)處理中的降采樣包括采用體素方式,將聲吶探測空間劃分為若干立方體單元,每個(gè)立方體單元作為一個(gè)體素,選取體素內(nèi)的三維聲吶點(diǎn)云數(shù)據(jù)的代表性點(diǎn),并統(tǒng)計(jì)位于體素內(nèi)所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的強(qiáng)度平均值,以強(qiáng)度平均值作為代表性點(diǎn)的強(qiáng)度,將所有體素內(nèi)的代表性點(diǎn)組合起來,形成降采樣后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于持續(xù)同調(diào)的三維聲吶點(diǎn)云目標(biāo)分類方法,其特征在于,預(yù)處理中的降噪包括采用基于歐式距離的區(qū)域自生長算法,對于經(jīng)濾波和降采樣后得到的三維聲吶點(diǎn)云數(shù)據(jù),選取點(diǎn)云數(shù)據(jù)中曲率最小的點(diǎn)作為種子點(diǎn),以種子點(diǎn)為中心執(zhí)行生長算法進(jìn)行擴(kuò)展,在擴(kuò)展過程搜索種子點(diǎn)的近鄰點(diǎn),若近鄰點(diǎn)到種子點(diǎn)的歐式距離小于設(shè)定的距離閾值則將該近鄰點(diǎn)劃分為有效點(diǎn),對于除有效點(diǎn)之外的剩余三維聲吶點(diǎn)云數(shù)據(jù)繼續(xù)迭代執(zhí)行種子點(diǎn)選取、擴(kuò)展、搜索和劃分有效點(diǎn),最終保存所有的有效點(diǎn)作為預(yù)處理后的三維聲吶點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于持續(xù)同調(diào)的三維聲吶點(diǎn)云目標(biāo)分類方法,其特征在于,在擴(kuò)展過程中,對于經(jīng)濾波和降采樣后得到的三維聲吶點(diǎn)云數(shù)據(jù),采用kd-tree結(jié)構(gòu)組織點(diǎn)云數(shù)據(jù),將點(diǎn)云數(shù)據(jù)劃分為兩個(gè)集合分別作為左子樹和右子樹,采用基于歐氏距離的近鄰搜索算法基于左子樹和右子樹進(jìn)行近鄰點(diǎn)的搜索。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于持續(xù)同調(diào)的三維聲吶點(diǎn)云目標(biāo)分類方法,其特征在于,聚類算法包括采用k-means++算法對預(yù)處理后的三維聲吶點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類得到若干點(diǎn)云簇。

10.一種基于持續(xù)同調(diào)的三維聲吶點(diǎn)云目標(biāo)分類裝置,其特征在于,包括:預(yù)處理模塊、聚類模塊、拓?fù)涮卣魈崛∧K和目標(biāo)分類模塊;


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于持續(xù)同調(diào)的三維聲吶點(diǎn)云目標(biāo)分類方法和裝置,方法包括以下步驟:對獲取的三維聲吶點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行包括濾波、降采樣和降噪的預(yù)處理;采用聚類算法對預(yù)處理后的三維聲吶點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類得到點(diǎn)云簇;采用持續(xù)同調(diào)方法提取點(diǎn)云簇的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息并以持久性圖表征,計(jì)算持久性圖的Wasserstein距離,同時(shí)統(tǒng)計(jì)點(diǎn)云簇的包括密度、質(zhì)心和平均散射強(qiáng)度的多特征融合參數(shù);將持久性圖的Wasserstein距離和多特征融合參數(shù)輸入KNN模型預(yù)測得到目標(biāo)分類結(jié)果。本發(fā)明能夠進(jìn)一步提升KNN模型預(yù)測的泛化能力,使得模型在實(shí)際應(yīng)用中具有更強(qiáng)的適應(yīng)性和魯棒性,從而有效提高三維聲吶點(diǎn)云目標(biāo)分類的準(zhǔn)確性。

技術(shù)研發(fā)人員:周凡,沈妤婕,蔣榮欣,劉雪松
受保護(hù)的技術(shù)使用者:浙江大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2024/12/23
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