[发明专利]利用海底地形剖面对视像数据定位校正方法及系统

说明书

本发明涉及一种利用海底地形剖面对视像数据定位校正方法及系统，方法包括：将目标测线水深剖面在目标区域的栅格图层中进行等间距偏移获得目标测线水深剖面对应的各偏移数据序列；基于目标测线水深剖面对应的各偏移数据序列中的偏移数据批量绘制出偏移地形剖面；根据原始数据序列和各偏移数据序列采用DTW动态时间弯曲距离优化算法计算目标测线水深剖面与各偏移地形剖面之间的剖面相似度；选取剖面相似度最大的偏移地形剖面图所在的地理位置作为海底视像测线水深剖面的实际所处的地理位置。本发明无需利用超短基线定位系统就能够快速、高准确率地在目标区域内匹配出与目标测线水深剖面相似度最高的地形剖面，达到对海底视像数据定位校正的目的。

技术领域

本发明涉及海底固体矿产资源应用技术领域，特别是涉及一种利用海底地形剖面对视像数据定位校正方法及系统。

背景技术

近海底摄像是海底热液硫化物资源调查最为有效的探测手段之一，而海底摄像数据的定位准确程度是进一步深入开展硫化物调查和研究工作的基础。近底摄像数据一般是通过船上拖曳的摄像拖体近海底采集完成，摄像设备的定位一般借助于固定在近底设备上的超短基线来实现。超短基线测量精度较高，但因测量环境等原因会造成不同程度的假数据和错误数据，甚至缺失数据，为摄像定位带来困难。

对于剔除超短基线数据中的异常值，国内外已开展了一些研究。李守军等(2008)提出了基于卡尔曼滤波技术并实现了惯性导航和超短基线的融合集成方法。周红伟等(2016)基于MATLAB程序开发了一款超短基线数据后处理软件，该软件先对声学应答器定位跳点数据进行剔除，然后对剔除后的数据进行平滑滤波,得到了光滑的曲线。单瑞等(2019)基于抗差自适应卡尔曼滤波算法对超短基线定位数据进行了处理，滤除了定位数据中的跳点，得到了较平滑且与原始数据相吻合的滤波数据。MORGADO et al(2006)提出了超短基线和惯性导航耦合并利用卡尔曼滤波算子的数据处理方法。AUGENSTEIN et al(2008)讨论了超短基线产生异常点和数据丢失的原因，并提出了融合GPS、DEL和超短基线运用惯性导航法处理数据的方法。目前对海底视像数据的定位手段即利用超短基线定位，但该技术目前存在以下几个问题：

(1)由于受海洋环境动态变化、测量仪器安装校准偏差、外围设备测量可靠性、声速测量与改正精度等因素的影响，超短基线定位会出现较大粗差和连续异常误差。

(2)由于超短基线定位系统是水下声学定位技术中的一种，针对水声定位系统而言，水下声速的不均匀分布会引起声线弯曲，进而严重影响系统的定位精度。

(3)通过超短基线定位系统获取的数据会有大量的错误点、异常值，这会导致定位数据在时间与空间两个尺度都产生信息错位，甚至有的测线找不出任何能够通过对超短基线数据本身处理来实现定位的方法，使调查的视像数据与实际地理位置无法对应，也即无法准确定位通过视像获得的硫化物矿点，严重影响视像数据的使用和分析研究。

综上论述，目前利用超短基线对海底视像数据的定位存在精度低以及准确率低等问题，如何克服上述问题，成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用海底地形剖面对视像数据定位校正方法及系统，以提高校正准确性以及精度。

为实现上述目的，本发明提供了一种利用海底地形剖面对视像数据定位校正方法，所述方法包括：

步骤S1：获取目标测线水深剖面对应的原始数据序列a；

步骤S2：将所述目标测线水深剖面在目标区域的栅格图层中进行等间距偏移，使偏移后生成的所有剖面遍历目标区域的栅格图层，获得目标测线水深剖面对应的各偏移数据序列b；

步骤S3：以距离为横坐标，高程值为纵坐标，基于目标测线水深剖面对应的各偏移数据序列b中的偏移数据批量绘制出偏移地形剖面；将偏移距离小于设定偏移距离的多个偏移地形剖面称为海底地形剖面；