[发明专利]一种水下异构信息数据降噪方法

说明书

本发明提供一种水下异构信息数据降噪方法，通过模拟水下异构信息数据集；对异构信息数据进行预处理，对异构信息数据进行im2col方法采样，将采样结果进行归一化处理；提取模拟水下异构信息数据中的过完备稀疏特征和水下异构信息数据深层特征，构建SCSDA模型；完成SCSDA模型的水下异构信息数据降噪处理，将水下异构信息数据作为测试集，利用SCSDA模型对其进行降噪处理得到降噪结果向量；对降噪结果向量进行反归一化处理及col2im方法处理，得到降噪处理后的水下异构信息数据。本发明提出的基于堆叠式卷积稀疏降噪自编码器的水下异构信息数据降噪方法，处理速度较快，具有良好的盲去噪能力，并能较好地保留水下异构信息数据边缘特征，具有一定的鲁棒性和有效性。

技术领域

本发明属于信息数据降噪技术领域，具体涉及一种水下异构信息数据降噪方法。

背景技术

近年来随着对海洋科学的不断探索，发展海洋高新技术，已成为世界各国维护国家海洋权益和国土安全极其重要的战略目标。由于水下环境不同于陆地环境，海洋环境极其复杂，噪声干扰远大于陆地环境，而这些噪声往往会破坏信息数据的有用特征，影响后续处理工作，因此水下信息数据的降噪处理是至关重要的。水下信息数据来源多样，种类繁多，数据格式多种多样，对水下信息数据按数据格式进行非统一的降噪处理，存在处理效率低、分类管理复杂的缺点，因此提出一种水下异构信息数据的降噪处理方法是必要的。水下异构信息数据的组成以水下图像数据和水下音频数据为主。目前，对水下信息数据或水下异构信息数据的降噪处理方法研究极少，但关于图像数据或音频数据降噪技术的研究很广泛。其中在已有的文献中最著名和效果最好的相关降噪方法主要包括：1.基于观测模型的侧扫声纳图像盲估计方法：2016年James Rithu,Supriya M H.Blind Estimation ofSingle Look Side Scan Sonar Image from the Observation Model.ProcediaComputer Science,2016,93:336-343.提出利用一种基于无迹卡尔曼滤波的图像观测模型对侧扫声纳图像的噪声方差进行估计，完成盲去噪，实验结果验证了该方法的有效性。2.基于散射的合成孔径雷达三维块匹配算法：2016年Di Martino Gerardo,Di SimoneAlessio,Iodice Antonio,et al.Scattering-Based SARBM3D.IEEE Journal ofSelected Topics in Applied Earth ObservationsRemote Sensing,2016,9(6):2131-2144.提出将散射的思想融入到三维块匹配算法中，使去除散斑噪声和保留有用信息之间达到良好的平衡。3.一种新的预白化变换域LMS算法及其在语音降噪中的应用：2017年Chergui Laid,Bouguezel Saad.A new pre-whitening transform domain LMSalgorithm and its application to speech denoising.Signal Processing,2017,130:118-128.提出利用一阶有限脉冲响应去相关滤波器进行预白化处理，然后应用变换对语音进行增强，在收敛速度、降噪等方面均有较好的效果。4.基于稀疏表示的水下声纳图像去噪方法：2018年Wu Di,Du Xue,Wang kaiyu.An Effective Approach for Underwater SonarImage Denoising Based on Sparse Representation.2018IEEE 3rd InternationalConference on Image,Vision and Computing(ICIVC).Chongqing China:IEEE ComputerSociety,2018:389-393.提出利用正交匹配算法对离散余弦变换字典上的水下声纳图像进行分解重建，对重建后的图像进行对数变换，使其适应稀疏表示的去噪模型，该方法能够有效地去除声纳图像中的噪声。5.一种对水下声纳图像的自适应去噪和检测方法：2019年Wang Xingmei,Li Qiming,Yin Jingwei,Han Xiao,Hao Wenqian.An Adaptive Denoisingand Detection Approach for Underwater Sonar Image.Remote Sensing,2019,11(4):1-21.提出一种基于黄金比例的自适应非局部空间信息去噪方法，能有效去除相对较大和较小的滤波度参数，提高去噪效果。