Decomposition of full-waveform LiDAR data utilizing an adaptive B-spline-based model and particle swarm optimization

粒子群优化 波形 分解 花键(机械) 激光雷达 计算机科学 算法 粒子(生态学) 人工智能 遥感 地理 地质学 工程类 化学 结构工程 电信 雷达 海洋学 有机化学
作者
Jinli Fang,Yuanqing Wang
出处
期刊:Measurement [Elsevier BV]
卷期号:235: 115002-115002 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.measurement.2024.115002
摘要

High-precision waveform decomposition is crucial for LiDAR applications. Existing methods encounter challenges including poor target detection and low accuracy in extracting parameters of irregular components, especially in complex echoes. We introduce an adaptive B-spline-based decomposition (AdaptB-spline) method, which uses B-spline curves to adaptively adjust the shape and position of component through the particle swarm optimization (PSO); and proposes an initial parameter estimation method based on the B-spline and Richardson-Lucy (RL) deconvolution, which improves the noise immunity and component detection. Experiments were conducted on synthetic waveforms and satellite LiDAR waveforms by AdaptB-spline and other four methods (Gaussian (Gauss), B-spline-based (B-spline), skew-normal (SkewN), and multi-Gaussian (MultiGauss) decomposition). We concluded that AdaptB-spline exhibits superior performance in terms of component RMSE, CC, R2, component parameter error and range error metrics compared to the four methods. So AdaptB-spline can enhance component detection and accurately fit Gaussian or non-Gaussian waveforms, demonstrating outstanding target detection and ranging precision.
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