[发明专利]一种改进EMD削弱多波束残余误差的方法

摘要

本发明公开了一种改进EMD削弱多波束残余误差的方法，属于海洋资源探测技术领域，包括如下步骤：利用最小距离法寻找相邻条带的同一Ping断面；利用三次贝塞尔插值方法，对极值点进行重新插值；利用三次贝塞尔插值法，对多波束水深数据进行经验模态分解，得到海底变化趋势项与残留项；构建新的边缘波束趋势项；构建总体海底趋势项；构建海底水深条带数据。本发明方法具有普适特性，既考虑了EMD具有优越的自适应性，又结合了三次贝塞尔插值法的筛选极值点的准确性，能较好的筛出包络线的极值，是一种减弱多波束残余误差的有效方法。

主权项

1.一种改进EMD削弱多波束残余误差的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：利用最小距离法寻找相邻条带的同一Ping断面；将其中一个条带的采集波束的中心点为基点，寻找相邻条带中的采集波束的中心点，使其与基点之间的连线最短，使相邻条带的Ping断面一一对应；步骤2：利用三次贝塞尔插值方法，对极值点进行重新插值，具体包括如下步骤：步骤2.1：筛选极值点；将原深度数据中的极大值与极小值筛选出来，并对极值点进行镜像延拓，极大值和极小值分别在两个端点即条带数据的最左侧端点和最右侧端点处延拓两个极值，将延拓后的极值数据作为插值的样本点进行三次贝塞尔插值；步骤2.2：选择控制点；在每两个极大值或每两个极小值数据中间选择两个控制点，选用的公式为：Ai(xi+a(xi+1‑xi‑1)，yi+a(yi+1‑yi‑1))Bi(xi+1‑b(xi+2‑xi)，yi+1‑b(yi+2‑yi))其中，Ai为第i个点与i+1个点之间的第一个控制点，Bi为第i个点与i+1个点之间的第二个控制点，xi、yi表示第i个控制点的坐标，a和b为参数，确定控制点的质量；步骤2.3：根据如下所示的贝塞尔插值公式，对选取出的样本点和控制点进行三次贝塞尔插值；x＝x+w*ver(1,j+1)y＝y+w*ver(2,j+1)其中，NumPoint为样本点和控制点的个数，j取值为1～NumPoint，t为三次贝塞尔曲线的平滑程度的控制系数，w为三次贝塞尔曲线的相对于控制点走向的控制系数；步骤3：利用三次贝塞尔插值法，对多波束水深数据H(t)进行经验模态分解，得到海底变化趋势项R与残留项h(t)，如公式(1)所示：H(t)＝h(t)+R   (1)；其中，H(t)为多波束水深数据，R为多波束水深数据的海底变化趋势项，h(t)为残留项；残留项h(t)分解成有限个本征模态函数(IMFi)，如公式(2)所示：h(t)＝IMF1+IMF2+…+IMFi   (2)；则多波束水深数据表示有限个本模态函数与海底变化趋势项之和，如公式(3)所示：其中，n为模态分解的次数；同一Ping断面内，两条相邻条带的多波束水深数据分别为H1(t)、H2(t)，海底变化趋势项分别为R1、R2，残留项分别为h1(t)、h2(t)；步骤4：构建新的边缘波束趋势项L′；在同一Ping断面内，对两条带水深趋势项即多波束水深数据的海底变化趋势项进行中央波束的截取，利用二次曲线拟合方法对中央水深数据的变化趋势项R1、R2进行拟合，计算中央波束拟合曲线与边缘波束趋势项之间的差值，构成新的边缘波束趋势项L′；步骤5：构建总体海底趋势项R′；R′＝C1+C2+L′；其中，C1、C2分别为两相邻条带中央波束的趋势项，L′为构建的新的边缘波束趋势项；步骤6：构建海底水深条带数据H′(t)；H′(t)＝R′+h1(t)+h2(t)。