多波束测深数据处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多波束测深数据处理方法及装置，该方法包括：获取通过多波束测量得到的测深点数据，并确定所述测深点数据对应的测区；对所述测区进行格网划分，得到多个格网单元；依次将每个格网单元作为待检测单元，并获取所述待检测单元中的测深点数据；对所述待检测单元中的测深点数据进行异常检测，以确定异常的测深点数据；剔除所述异常的测深点数据，得到有效的测深点数据。利用本发明专利技术，可以有效地提高多波束数据处理的效率、抗差性和鲁棒性，并减少人为干预。

Multi beam bathymetric data processing method and device

【技术实现步骤摘要】
多波束测深数据处理方法及装置
本专利技术涉及测量
，具体涉及一种多波束测深数据处理方法及装置。
技术介绍
多波束测深系统是利用安装于船底或拖体上的声基阵向与航向垂直的海底发射超宽声波束，接收海底反向散射信号，经过模拟/数字信号处理,形成多个波束，同时获得几十个甚至上百个海底条带上采样点的水深数据。与单波束回声测深仪相比，多波束测深系统具有测量范围大、测量速度快、精度和效率高的优点，它将测深技术从点、线扩展到面，并进一步发展到立体测深和自动成图，特别适合进行大面积的海底地形探测。在多波束测量过程中，通常会受到风浪等海洋环境的影响。此外，海洋中的声学环境复杂多变，会对多波束测量信号产生很多不可预知的影响，因此在多波束系统外业测量过程中，难免会出现一些测深异常值。目前主流的多波束软件大多采用人工交互的半自动滤波方法处理测深异常值，这种处理方法效率较低，且容易受到人的主观因素影响。此外，对于数量庞大的多波束测深数据，人工交互方式只能在测深数据的后处理中使用，无法用于测深数据的实时处理。国外在多波束异常值处理方面取得了一些成果，主要有最大值最小值法、最大坡度法、最小角度法、横向距离法以及利用测深数据中值和标准差进行异常值剔除的方法。以上这些方法可以有效确定多波束测深数据中的异常值，但是这些方法的抗差性较差，而且处理效率不高。
技术实现思路
本专利技术提供一种多波束测深数据处理方法及装置，以提高多波束异常值数据处理效率及抗差性。本专利技术提供如下技术方案：一种多波束测深数据处理方法，所述方法包括：获取通过多波束测量得到的测深点数据，并确定所述测深点数据对应的测区；对所述测区进行格网划分，得到多个格网单元；依次将每个格网单元作为待检测单元，并获取所述待检测单元中的测深点数据；对所述待检测单元中的测深点数据进行异常检测，以确定异常的测深点数据；剔除所述异常的测深点数据，得到有效的测深点数据。可选地，所述对所述测区进行格网划分，得到多个格网单元包括：将测区按照预设格网边长进行均匀的正方形格网划分，得到多个格网单元，并将所述格网单元标记为G(i，j)，其中，i表示行，j表示列。可选地，所述对所述待检测单元中的测深点数据进行异常检测，以确定异常的测深点数据包括：基于卡尔曼滤波器确定所述待检测单元的最优深度估计值；将所述最优深度估计值作为参考深度，计算所述待检测单元内所有测深点的均方差，并将该均方差记为一类均方差σ1；将所述最优深度估计值作为参考深度，计算所述待检测单元及其相邻网格单元内所有测深点的均方差，并将该均方差记为二类均方差σ2；根据所述一类均方差σ1和所述二类均方差σ2确定检测门限；根据所述检测门限确定所述待检测单元中异常的测深点数据。可选地，所述基于卡尔曼滤波器确定所述待检测单元的最优深度估计值包括：计算所述待检测单元G(i，j)及其相邻格网单元内所有测深点的中值，并将所述中值作为卡尔曼滤波器的观测量；将所述观测量输入卡尔曼滤波器得到所述待检测单元的最优深度估计值。可选地，所述计算所述待检测单元G(i，j)及其相邻格网单元内所有测深点的中值包括：将所述待检测单元G(i，j)及其相邻格网单元中的所有测深点数据按照由小到大进行排序，得到测深点序列；如果测深点数量为奇数，则将所述测深点序列的中间值作为中值；如果测深点数量为偶数，则取所述测深点序列的中间两个值的平均值作为中值。可选地，所述根据所述一类均方差σ1和所述二类均方差σ2确定检测门限包括：如果所述一类均方差σ1大于所述二类均方差σ2，则以(σ1+σ2)/2作为检测门限，否则以σ1作为检测门限。可选地，所述根据所述检测门限确定所述待检测单元中异常的测深点数据包括：依次将所述待检测单元中的每个测深点数据作为待检测数据，计算所述待检测数据与所述参考深度的差值；如果所述差值大于等于3倍的检测门限，则确定所述待检测数据为异常的测深点数据。一种多波束测深数据处理装置，所述装置包括：获取模块，用于获取通过多波束测量得到的测深点数据，并确定所述测深点数据对应的测区；区域划分模块，用于对所述测区进行格网划分，得到多个格网单元；数据提取模块，用于依次将每个格网单元作为待检测单元，并获取所述待检测单元中的测深点数据；检测模块，用于依次将每个格网单元作为待检测单元，对所述待检测单元中的测深点数据进行异常检测，以确定异常的测深点数据；输出模块，用于剔除所述异常的测深点数据，得到有效的测深点数据。可选地，所述区域划分模块，具体用于将测区按照预设格网边长进行均匀的正方形格网划分，得到多个格网单元，并将所述格网单元标记为G(i，j)，其中，i表示行，j表示列。可选地，所述检测模块包括：估计单元，用于基于卡尔曼滤波器确定所述待检测单元的最优深度估计值；第一计算单元，用于将所述最优深度估计值作为参考深度，计算所述待检测单元内所有测深点的均方差，并将该均方差记为一类均方差σ1；第二计算单元，用于将所述最优深度估计值作为参考深度，计算所述待检测单元及其相邻四个网格单元内所有测深点的均方差，并将该均方差记为二类均方差σ2；门限确定单元，用于根据所述一类均方差σ1和所述二类均方差σ2确定检测门限；异常值确定单元，用于根据所述检测门限确定所述待检测单元中异常的测深点数据。可选地，所述估计单元包括：观测量确定子单元，用于计算所述待检测单元G(i，j)及其相邻格网单元内所有测深点的中值，并将所述中值作为卡尔曼滤波器的观测量；最优深度值估计子单元，用于将所述观测量输入卡尔曼滤波器得到所述待检测单元的最优深度估计值。可选地，所述观测量确定子单元，具体用于将所述待检测单元G(i，j)及其相邻格网单元中的所有测深点数据按照由小到大进行排序，得到测深点序列；如果测深点数量为奇数，则将所述测深点序列的中间值作为中值；如果测深点数量为偶数，则取所述测深点序列的中间两个值的平均值作为中值。可选地，所述门限确定单元，具体用于在所述一类均方差σ1大于所述二类均方差σ2时，以(σ1+σ2)/2作为检测门限，否则以σ1作为检测门限。可选地，所述异常值确定单元包括：差值计算子单元，用于依次将所述待检测单元中的每个测深点数据作为待检测数据，计算所述待检测数据与所述参考深度的差值；判断子单元，用于在所述差值大于等于3倍的检测门限时，确定所述待检测数据为异常的测深点数据。本专利技术提供的多波束测深数据处理方法及装置，对多波束测量得到的测深点数据，通过格网划分方式，分区对划分得到的每个格网单元中的测深点数据进行异常检测，确定该格网单元中异常的测深点数据，然后剔除所述异常的测深点数据，得到有效的测深点数据。本专利技术方案有效地提高了多波束数据处理的效率、抗差性和鲁棒性，减少人为的主观干预本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多波束测深数据处理方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取通过多波束测量得到的测深点数据，并确定所述测深点数据对应的测区；/n对所述测区进行格网划分，得到多个格网单元；/n依次将每个格网单元作为待检测单元，并获取所述待检测单元中的测深点数据；/n对所述待检测单元中的测深点数据进行异常检测，以确定异常的测深点数据；/n剔除所述异常的测深点数据，得到有效的测深点数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种多波束测深数据处理方法，其特征在于，所述方法包括：
获取通过多波束测量得到的测深点数据，并确定所述测深点数据对应的测区；
对所述测区进行格网划分，得到多个格网单元；
依次将每个格网单元作为待检测单元，并获取所述待检测单元中的测深点数据；
对所述待检测单元中的测深点数据进行异常检测，以确定异常的测深点数据；
剔除所述异常的测深点数据，得到有效的测深点数据。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述测区进行格网划分，得到多个格网单元包括：
将测区按照预设格网边长进行均匀的正方形格网划分，得到多个格网单元，并将所述格网单元标记为G(i，j)，其中，i表示行，j表示列。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述待检测单元中的测深点数据进行异常检测，以确定异常的测深点数据包括：
基于卡尔曼滤波器确定所述待检测单元的最优深度估计值；
将所述最优深度估计值作为参考深度，计算所述待检测单元内所有测深点的均方差，并将该均方差记为一类均方差σ1；
将所述最优深度估计值作为参考深度，计算所述待检测单元及其相邻网格单元内所有测深点的均方差，并将该均方差记为二类均方差σ2；
根据所述一类均方差σ1和所述二类均方差σ2确定检测门限；
根据所述检测门限确定所述待检测单元中异常的测深点数据。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于卡尔曼滤波器确定所述待检测单元的最优深度估计值包括：
计算所述待检测单元G(i，j)及其相邻格网单元内所有测深点的中值，并将所述中值作为卡尔曼滤波器的观测量；
将所述观测量输入卡尔曼滤波器得到所述待检测单元的最优深度估计值。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算所述待检测单元G(i，j)及其相邻格网单元内所有测深点的中值包括：
将所述待检测单元G(i，j)及其相邻格网单元中的所有测深点数据按照由小到大进行排序，得到测深点序列；
如果测深点数量为奇数，则将所述测深点序列的中间值作为中值；
如果测深点数量为偶数，则取所述测深点序列的中间两个值的平均值作为中值。


6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述一类均方差σ1和所述二类均方差σ2确定检测门限包括：
如果所述一类均方差σ1大于所述二类均方差σ2，则以(σ1+σ2)/2作为检测门限，否则以σ1作为检测门限。


7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述检测门限确定所述待检测单元中异常的测深点数据包括：
依次将所述待检测单元中的每个测深点数据作为待检测数据，计算所述待检测数据与所述参考深度的差值；
如果所述差值大于等于3倍的检测门限，则确定所述待检测数据为异常的测深点数据。


8.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炜，
申请(专利权)人：广州点深软件有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44