[发明专利]一种基于浅剖声强数据的淤泥层厚度自动提取方法

说明书

本发明公开了一种基于浅剖声强数据的淤泥层厚度自动提取方法，去除水深误差及噪声误差；提取整幅浅剖图像的声强数据，并将该浅剖图像的声强数据进行合并处理；基于整合后的单道浅剖声强数据构建声强数据改正模型，并对声强数据进行改正；将去除微小波动后的声强数据进行单道剖面数据解译，并确定单道剖面声强图像的波峰数量；根据不同的波峰波谷特征，采用不同的方法以确定淤泥层的上下边界的水深值；对提取出的淤泥层上下边界水深值进行平滑。本方法利用浅剖图像的声强数据，在不消除多次波的情况下，生成声强振幅图像，再根据声强振幅图像的振幅特点，实现对单道剖面淤泥层的提取，进而实现对整幅浅剖图像淤泥层的提取。

技术领域

本发明涉及海洋测量技术领域，具体为一种基于浅剖声强数据的淤泥层厚度自动提取方法。

背景技术

海洋测绘是一项非常重要的基础性工作，所有在海洋中的开发建设工作都离不开海洋测绘所提供的各种基础数据的支持。因此，海洋测绘作为海洋开发的基础和指南，海道测量是海洋测绘的前身，这是一项国际上通用的特殊技术，其主要工作就是测量相关海域的深度，以确保船舶航行的安全。随着水运事业的发展，航道的通航量在不断的增加，货轮的吨位也在不断增加，航道的回淤和清理是影响通货能力的关键问题之一。为了适应我国水运事业发展的需要，改善航道的回淤状况以确保运货船只的安全，研究科学的可操作的航道回淤监测方法尤为必要。目前，海底沉积物类型常通过区域格网化、节点海底实地取样以及实验室分析获得。这种传统的获取方法存在工作效率低、资金成本高，在深水区实施困难等问题；此外，格网节点间沉积物类型需通过内插或外延获得，受各种因素影响，沉积物代表性和可靠度不高，无法满足现代科研和生产需要。利用声学遥测获得的海底沉积物声学特性可以实现海底沉积物探测。

浅地层剖面仪是探知地层垂向结构和性质的声学设备，在一定程度上能够反映海底浅部地层的分层情况和各层底质的特征。其工作方式与测深仪相似，换能器按一定的时间间隔垂直向下发射声脉冲，声脉冲到达第一个强声阻抗界面即海底时，部分声能被反射返回接收单元，另一部分声能则穿透地层继续向下传播，当遇到一个新的强声阻抗界面时，就会有部分声能返回接收单元，如此不断进行，直至声波能量损失耗尽为止。

浅地层剖面测量是利用声波在海水和海底沉积物中的传播和反射特性对海底沉积物进行连续探测，从而获得直观的海底浅部地层结构剖面的一种海底声学探测技术，能提供一套直观、连续的海底剖面记录图像，工作效率高，是进行浅海沉积层探测的有效手段，可为海底地质调查、障碍物探测、水下工程选址、航道疏浚等提供直观的信息，已在海洋工程勘查、海底管线探测等方面得到了广泛应用。

若能在不消除多次波的前提下，根据浅剖数据实现对淤泥层的大致划分，就可以很高效的实现对航道淤泥层的判定，为此提供了一种基于浅剖声强数据的淤泥层厚度自动提取方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种基于浅剖声强数据的淤泥层厚度自动提取方法，以解决上述背景技术提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于浅剖声强数据的淤泥层厚度自动提取方法，具体步骤如下：

S1：去除水深误差及噪声误差；

根据浅剖图像的特点进行水深误差的去除，并在此基础上对浅剖数据进行中值滤波，减弱浅剖图像中的噪声的干扰，提高信噪比；

S2：提取整幅浅剖图像的声强数据，并将该浅剖图像的声强数据进行合并处理；

由于浅地层剖面仪的测量特点，浅剖图像数据被划分为若干个单道浅剖声强数据，将此若干个单道浅剖声强数据导出，并整合到一起之后导入MATLAB；

S3：基于整合后的单道浅剖声强数据构建声强数据改正模型，并对声强数据进行改正；

对整合后的单道浅剖声强数据，去除其声强振幅中的微小波动，以便减小在后期确定单道剖面声强数据的波峰数量时的误差；