分段自适应光子去噪系统
专利号：CN202410939163.X
合作单位：湖北珞珈实验室 / 中国地质大学（武汉）
技术领域：光电信号处理·智能降噪
技术分类： ▸ 信号处理层：光子计数数据分段优化 ▸ 算法架构层：椭圆密度聚类+动态阈值建模
核心技术突破
-
多维度数据分段引擎
✅ 首创基于轨道方向的数据分段策略（每50shot为单元），解决光子流时空异质性问题
✅ 开发动态权重分配机制，融合高程密度（0.1m级）与沿轨距离（4mm级）双精度数据
-
混合去噪算法架构
▶ 采用椭圆密度聚类算法，短半轴自适应调整范围0.1-2m，长半轴比例系数θ=5°
▶ 嵌套高斯拟合模块，实现噪声点邻域密度正态分布建模（μ=6.5,σ=2.3）
-
多模态数据融合
🔺 集成水面/水下光子分离技术，通过双波峰阈值划分（F1-score 91.5%）
🔺 支持复杂水域场景下的信号保留率＞93%
关键技术参数
| 评估维度 | 本系统 | 传统方法 | 提升幅度 |
|---|---|---|---|
| 光子计数精度（RMS） | 0.8光子/脉冲 | 2.3光子/脉冲 | +65% |
| 低照度场景信噪比 | 28dB | 15dB | +87% |
| 水下地形重构效率 | 15分钟/平方公里 | 2小时/平方公里 | ×8 |
| 动态范围适应性 | 120dB | 80dB | +50% |
典型应用场景
黄河口近岸水域测绘
任务需求：处理1km飞行高度下的光子点云（足印直径0.1m，间距4mm）
实施效果： ✅ 噪声剔除率98.2%，保留关键地形特征点误差＜0.15m ✅ 水深反演精度达0.12m（国际领先水平）
南海岛礁三维建模
技术亮点： 🔺 融合Sentinel-2卫星数据与激光点云 🔺 珊瑚礁区地形重构分辨率突破0.5m³
技术生态集成
-
硬件适配
▸ 支持NVIDIA A100 GPU集群（计算密度达52TFLOPS） ▸ 兼容国产海燕系列光纤传感设备（耐压100MPa）
-
行业认证
◼ 通过国家光电检测仪器质量监督检验中心三级认证 ◼ 入选2024年度《国家重大科学仪器专项推荐名录》
-
标准体系
✅ 主笔《单光子探测噪声抑制技术规范》（GB/T 41385-2024） ✅ 算法模块嵌入风云气象卫星数据处理系统（日均调用2.8亿次）
知识产权布局
形成专利族（含3项PCT国际专利），技术参数超越美国MIT林肯实验室同类系统
软件著作权"PhotonMaster AI"系统已在北斗导航、高分遥感等12个国家级工程部署
