[發明專利]自適應分辨率水深曲面濾波方法及裝置

在審

• 申請號: 202110304387.X
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113109793A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 史書強;李煒;葉桂河;白萬里;李華山;黃幼明;李若飛;蘇文杰
• 申請（專利權）人: 中交廣州航道局有限公司;中交華南勘察測繪科技有限公司
• 主分類號: G01S7/539
• 分類號: G01S7/539
• 代理公司: 廣州市律帆知識產權代理事務所(普通合伙) 44614
• 代理人: 王園園

本發明涉及一種自適應分辨率水深曲面濾波方法及裝置，在根據多波束測量采集的點云水深數據構建初始分辨率格網水深曲面后，在格網水深曲面的地形平坦區域構建第一水深點格網，在格網水深曲面的地形突變區域構建第二水深點格網，最后根據第一水深點格網和第二水深點格網對多波束原始數據的波束點作濾波處理，以獲得濾波結果。基于此，通過第一水深點格網和第二水深點格網的格網大小差異帶來的分辨率差異，更準確地判別濾波處理所要針對的波束點，以提高多波束數據的濾波準確性，以更好地適應復雜地形條件下多波束數據濾波要求。

技術領域

本發明涉及測繪技術領域，特別是涉及一種自適應分辨率水深曲面濾波方法及裝置。

背景技術

水深測量是指測定水底點至水面的高度和點的平面位置的工作。水深測量作為海道測量和海底地形測量的中心環節，目的是為船舶航行提供航道深度和確定航行障礙物的位置、深度和性質。傳統的水深測量，主要是通過測深桿、水鉈、回聲測深儀、多波束回聲測深系統和海底地貌探測儀等設備完成水深測量，獲得測繪數據以完成測繪圖。

其中，進行多波束水深測量作業的方式主要是通過多波束回聲測深系統，通過系統內儀器完成測量得到多波束測量數據后，由特定軟件進行相應水深數據處理，獲得相應的水深圖。由于多波束測量數據中會出現一定的噪點，且噪點呈現出明顯的多源性特點。在進行水深數據處理的過程中，必須對多波束測量數據中的噪點進行相應的處理，且這部分處理是水深數據處理中計算強度最大的部分。

傳統的噪點數據處理方法主要有交互式濾波和自動濾波兩種，交互式濾波方法耗時較長、效率較低，無法滿足大面積水下地形的數據快速處理的要求。為了減少人工干預、提高工作效率，國內外研究學者提出了多種自動濾波方法，包括基于抗差估計的選權迭代插值比較檢驗法、基于最小二乘支持向量機算法構造海底趨勢面的粗差剔除方法、基于不確定性與測深學聯合估值(combined uncertainty and bathymetry estimator，CUBE)方法、基于中值濾波、局部方差檢驗和小波分析詳解和的方法、基于逆傳播(backpropagation，BP)神經網絡的方法等。自動濾波中主要被應用的是曲面濾波算法，即通過多項式擬合得到格網曲面的趨勢面濾波算法。

然而，由于大型、超大型耙吸船疏浚施工時，在耙頭開挖的區域，會形成溝槽，耙頭未開挖的區域，會形成一定的壟溝，特別是當海底土質較硬時，會形成3～4米的地形高差。當多波束水深測量時，該區域會呈現出尖細的突出地形。而由于傳統的曲面濾波算法，是基于水下地形連續可導。在耙吸船施工過程中，由于開挖，導致地形變化復雜，區域內分布著大量的壟溝現象。在這種情況下，傳統的曲面濾波算法，會將這些突出的波束點判斷為噪點進行刪除。此時，需要人工進行干預，將部分自動刪除的數據再手動恢復，需要耗費大量人力和作業時間，影響作業效率。

綜上，可見在傳統多波束回聲測深系統的水深數據處理過程中，還存在以上缺陷。

發明內容

基于此，有必要針對在傳統多波束回聲測深系統的水深數據處理中還存在的缺陷，提供一種自適應分辨率水深曲面濾波方法及裝置。

一種自適應分辨率水深曲面濾波方法，包括步驟：

根據多波束測量采集的點云水深數據構建初始分辨率格網水深曲面；

在格網水深曲面的地形平坦區域構建第一水深點格網，在格網水深曲面的地形突變區域構建第二水深點格網；其中，第一水深點格網大于第二水深點格網；

根據第一水深點格網和第二水深點格網對多波束原始數據的波束點作濾波處理，以獲得濾波結果。