1.一种基于浅剖声强数据的淤泥层厚度自动提取方法,其特征在于: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;
S4: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;
对改正后的声强数据进行数据解译,通过对其进行单差处理,确定每一个单道剖面数据的波峰数,并对只有一个波峰的单道剖面数据进行标记;
S5: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;
对只有一个波峰或第二个波谷的值为0的单道剖面数据,其淤泥层下界的值参考与该剖面数据相邻的上一个单道剖面数据的淤泥层下界的值;
S6:对提取出的淤泥层上下边界水深值进行函数拟合。
2.根据权利要求1所述的一种基于浅剖声强数据的淤泥层厚度自动提取方法,其特征在于:所述S1中的中值滤波是一种非线性滤波,在一定的条件下,可以克服线性滤波器所带来的图像细节模糊,而且对滤除脉冲干扰及图像扫描噪声最为有效;中值滤波的目的是保护图像边缘的同时去除噪声;
基于中值滤波法去除噪声的方法如下:
在一维的情况下,中值滤波器是一个含有奇数个像素的窗口,在处理之后,将窗口正中的像素灰度值用窗口内各像素灰度值的中值来代替;设有一个维序列f1,f2,f3,…,fn,取窗口长度为奇数m,对此序列进行中值滤波,就是从输入序列中相续抽出m个数,fi‑v,…fi,…fi+v,其中为窗口的中心值v=(m‑1)/2,再将这m个点的数值按其数值大小排列,取其序号为正中间的那个数作为滤波输出;中值滤波表达式为:Fi=Med{fi‑v,…fi,…fi+v}
对二维序列{Xi,j}的中值滤波,滤波窗口也是二维的,但这种二维窗口可以有各种不同的形状,如线状、方形、圆形、十字形、圆环形;
二维中值滤波可表示为:Fi,j=MedA{xi,j},A为滤波窗口在实际使用窗口时,窗口的尺寸一般先用3×3再取5×5逐渐增大,直到其滤波效果满意为止。
3.根据权利要求1所述的一种基于浅剖声强数据的淤泥层厚度自动提取方法,其特征在于:所述S2中若干个单道浅剖声强数据整合时需注意文件名称的编号长度一致。
4.根据权利要求1所述的一种基于浅剖声强数据的淤泥层厚度自动提取方法,其特征在于:所述S3中对于微小波动的定义如下:若该波动的波峰与波谷的差值的十倍小于等于该波峰与前一波谷的差值,并且该波动的波峰与波谷的差值的十倍小于等于下一波峰与该波谷的差值。
5.根据权利要求1所述的一种基于浅剖声强数据的淤泥层厚度自动提取方法,其特征在于:所述S5中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,对只有一个波峰或第二个波谷的值为0的单道剖面数据,其淤泥层下界的值参考与该剖面数据相邻的上一个单道剖面数据的淤泥层下界的值;
基于浅剖声强数据的波峰计算淤泥层层厚的方法如下:
根据波峰或波谷所在的数据样本号,按下述公式进行计算,得出该波峰或波谷所在的深度:式中,h为某一样本对应的深度;H0为深度起始值;H1为深度变化范围值;n为第n个样本;
N为该声强文件中总的样本数。
6.根据权利要求5所述的一种基于浅剖声强数据的淤泥层厚度自动提取方法,其特征在于:淤泥层的上界的确定分为两种情况:①若第一个波谷的值为0,则声强数据变化起始点的深度及第一个波峰点的深度的平均值即为淤泥层的上界,即:式中,huph为该声强数据的淤泥层上界;hs为声强数据变化起始点的深度;hP1为第一个波峰点所在的深度;
②若第一个波谷的值不为0,则声强数据变化起始点的深度即为淤泥层的上界,即:huph=hs
式中,huph为该声强数据的淤泥层上界;hs为声强数据变化起始点的深度。
7.根据权利要求5所述的一种基于浅剖声强数据的淤泥层厚度自动提取方法,其特征在于:淤泥层下界的确定分为两种情况:①若第一个波峰点的振幅为声强振幅的最大值或声强振幅的第一个波谷的值为0,则第二个波峰点所处的深度即为淤泥层与下一层的层界处,即:hlowh=hP2
式中,hlowh为该声强数据的淤泥层下界;hp2为第二个波峰点所在的深度;
②若不满足条件①且第二个波谷的的值不为0,则淤泥层与下一层的层界处的深度为声强振幅第二个波谷处的深度值与第三个波峰处的深度值的平均值;
hlowh=(hb2+hp3)/2
式中,hlowh为该声强数据的淤泥层下界;hb2为第二个波谷点所在的深度;hp3为第三个波峰点所在的深度。
8.根据权利要求1所述的一种基于浅剖声强数据的淤泥层厚度自动提取方法,其特征在于:所述S6中由于涉及S2中提取的整幅浅剖图像的声强数据,所以采用的函数拟合的阶数较大。