利用海底地形剖面对视像数据定位校正方法及系统与流程

技术特征：
1.一种利用海底地形剖面对视像数据定位校正方法，其特征在于，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；步骤s4：根据所述原始数据序列a和目标测线水深剖面对应的各偏移数据序列b，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；步骤s5：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。2.根据权利要求1所述的利用海底地形剖面对视像数据定位校正方法，其特征在于，步骤s4具体包括：步骤s41：采用dtw动态时间弯曲距离优化算法，根据所述原始数据序列a和目标测线水深剖面对应的各偏移数据序列b计算动态时间弯曲度；步骤s42：根据所述动态时间弯曲度计算两序列之间的原始距离；步骤s43：根据两序列之间的原始距离计算两序列之间的距离相似度；步骤s44：将最大距离相似度对应的原始距离作为最短距离，最短距离对应的路径为最优路径；步骤s45：基于计算最短距离时的最优路径节点个数和每段对角直线的长度计算惩罚系数；步骤s46：根据惩罚系数、两序列之间的原始距离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。3.根据权利要求2所述的利用海底地形剖面对视像数据定位校正方法，其特征在于，所述采用dtw动态时间弯曲距离优化算法，根据所述原始数据序列a和目标测线水深剖面对应的各偏移数据序列b计算动态时间弯曲度，具体公式为：其中，dtw(a,b)表示动态时间弯曲度，dist(a1,b1)表示剖面数据序列上首个不为0的数据点，min函数用来计算除首个数据点之外，其他所有数据点间的最小距离和，m表示偏移数据序列b的长度，n表示原始数据序列a的长度，min函数中，n和m均表示大于2的正整数。4.根据权利要求3所述的利用海底地形剖面对视像数据定位校正方法，其特征在于，所述基于计算最短距离时的最优路径节点个数和每段对角直线的长度计算惩罚系数，具体公
式为：其中，comlen
i
表示计算最短距离时第i段对角直线的长度，seqlen表示计算最短距离时的最优路径节点个数，α表示惩罚系数。5.根据权利要求2所述的利用海底地形剖面对视像数据定位校正方法，其特征在于，所述根据惩罚系数、两序列之间的原始距离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，具体公式为：up_distance＝distance
×
α其中，distance表示两序列之间的原始距离，α表示惩罚系数，up_similarity表示目标测线水深剖面与各偏移地形剖面之间的剖面相似度。6.一种利用海底地形剖面对视像数据定位校正系统，其特征在于，所述系统包括：获取模块，用于获取目标测线水深剖面对应的原始数据序列a；偏移模块，用于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；绘图模块，用于以距离为横坐标，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；剖面相似度计算模块，用于根据所述原始数据序列a和目标测线水深剖面对应的各偏移数据序列b，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；校正模块，用于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。7.根据权利要求6所述的利用海底地形剖面对视像数据定位校正系统，其特征在于，所述剖面相似度计算模块具体包括：动态时间弯曲度计算单元，用于采用dtw动态时间弯曲距离优化算法，根据所述原始数据序列a和目标测线水深剖面对应的各偏移数据序列b计算动态时间弯曲度；原始距离计算单元，用于根据所述动态时间弯曲度计算两序列之间的原始距离；距离相似度计算单元，用于根据两序列之间的原始距离计算两序列之间的距离相似度；最优距离确定单元，用于将最大距离相似度对应的原始距离作为最短距离，最短距离对应的路径为最优路径；惩罚系数计算单元，用于基于计算最短距离时的最优路径节点个数和每段对角直线的长度计算惩罚系数；
面相似度计算单元，用于根据惩罚系数、两序列之间的原始距离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。8.根据权利要求7所述的利用海底地形剖面对视像数据定位校正系统，其特征在于，所述采用dtw动态时间弯曲距离优化算法，根据所述原始数据序列a和目标测线水深剖面对应的各偏移数据序列b计算动态时间弯曲度，具体公式为：其中，dtw(a,b)表示动态时间弯曲度，dist(a1,b1)表示剖面数据序列上首个不为0的数据点，min函数用来计算除首个数据点之外，其他所有数据点间的最小距离和，m表示偏移数据序列b的长度，n表示原始数据序列a的长度，min函数中，n和m均表示大于2的正整数。9.根据权利要求8所述的利用海底地形剖面对视像数据定位校正系统，其特征在于，所述基于计算最短距离时的最优路径节点个数和每段对角直线的长度计算惩罚系数，具体公式为：其中，comlen
i
表示计算最短距离时第i段对角直线的长度，seqlen表示计算最短距离时的最优路径节点个数，α表示惩罚系数。10.根据权利要求7所述的利用海底地形剖面对视像数据定位校正系统，其特征在于，所述根据惩罚系数、两序列之间的原始距离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，具体公式为：up_distance＝distance
×
α其中，distance表示两序列之间的原始距离，α表示惩罚系数，up_similarity表示目标测线水深剖面与各偏移地形剖面之间的剖面相似度。

技术总结
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。底视像数据定位校正的目的。底视像数据定位校正的目的。


技术研发人员：闫仕娟 时欣宇 李传顺 赵越 杨刚 叶俊 赵秋魁 石丰登 杜德文 朱志伟
受保护的技术使用者：青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心
技术研发日：2021.12.31
技术公布日：2022/4/8