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机载LIDAR系统正射影像镶嵌线优化算法研究
一、绪论
激光雷达（LIDAR）是一种通过发送激光脉冲并测量其反射时间来获取距离信息的光电设备。机载LIDAR系统被广泛应用于数字地形模型（DTM）的生成、三维建模和资源调查等领域。机载LIDAR系统生成的点云数据需要进行正射影像镶嵌，以便在GIS中进行可视化和分析。然而，由于机载LIDAR数据集通常具有大量的几何和辐射形状的噪声，因此目前在进行正射影像镶嵌时还存在一些问题，需要进一步优化算法。
二、相关工作
机载LIDAR系统正射影像镶嵌的核心问题是如何将大量非均匀分布的点数据转换成适合于图像处理工具的等间距网格数据，即DEM。已有的一些主流的正射影像镶嵌算法使用基于格网的插值方法，例如三次样条插值、Kriging插值等。这些方法可以提供比较精细的DEM，但是由于点云噪声的影响，往往会导致高频噪声的出现。因此，研究如何优化算法以降低高频噪声的影响是十分必要的。
三、方法论
本论文提出了一种基于正交多项式的正射影像镶嵌算法。首先，我们计算每个点相对于其周围点的简单平均高度，这可以消除一些噪声。然后，我们使用正交多项式将点云转换为DEM。正交多项式是一种特殊的多项式，它具有优良的性质，例如正交、完备性和最小平方误差等。在本文中，我们使用勒让德多项式将点云数据转换为DEM。
四、实验与结果
我们使用了位于美国的夏威夷地区的机载LIDAR数据集来验证我们的方法。我们使用三种方法来计算DEM，分别是最近邻插值，三次样条插值和我们提出的基于正交多项式的方法。我们通过计算每个方法的平均误差和均方根误差来比较这三个方法的性能。
实验结果表明，我们提出的基于正交多项式的方法在减少高频噪声方面表现很好，与其他两种方法相比，它具有更少的性能损失。此外，使用我们的方法生成的DEM可以更好地反映地形地貌的细节，这为后续的三维建模和GIS应用提供了更有价值的数据支持。
五、结论
本文提出了一种基于正交多项式的正射影像镶嵌算法，通过消除机载LIDAR数据中的高频噪声，并保留地形地貌的细节信息，增强了这些数据在GIS和其他应用中的可视化和分析功能。实验结果表明，我们的方法在性能和质量方面都优于基于格网的插值方法。因此，我们建议将基于正交多项式的方法作为机载LIDAR系统正射影像镶嵌的首要选择。