海底回波饱和波形的峰值点提取方法、系统、终端及介质与流程

本技术属于海洋测绘，特别是涉及一种海底回波饱和波形的峰值点提取方法、系统、终端及介质。

背景技术：

1、海底回波是利用激光雷达技术在水下环境中进行探测时，发射的激光脉冲遇到海底后反射回来的波形信号，其中包含了关于海底地形、地貌和物理属性等重要信息，目前被广泛应用于海洋工程、资源勘探和环境监测等领域。

2、峰值提取是海底回波波形解算过程中的关键步骤，影响从海底回波信号中提取的有效信息的质量和可靠性。峰值提取主要通过提取波形中显著的峰值来确定目标的距离，但是在激光雷达探测技术中，当发射的光波遇到海底表面时，受海底地形复杂性的影响以及探测系统动态范围的限制，往往导致其接收到的海底回波信号强度超过了探测系统的处理能力，造成波形饱和，而无法准确记录海底回波信号的最大值，影响提取的海底回波信号峰值的准确性。现有的海底回波波形饱和校正方法，通常采用了高斯函数或者其变体来拟合完整的海底回波波形，以实现对海底回波波形饱和的校正，然而真实的海底回波波形分布呈现出向左偏移的特点，而并未遵循高斯分布的分布特征，即呈现为对称的钟形曲线，因此基于高斯函数或者其变体所拟合的海底回波波形，与真实的海底回波波形存在差异，无法提取准确的海底回波饱和波形的峰值点。

3、基于此，如何提高获取的海底回波峰值的准确性是目前亟需解决的重要问题。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种海底回波饱和波形的峰值点提取方法，用于解决现有的饱和波形峰值点提取方法所拟合的海底回波峰值点，与真实的海底回波峰值点存在差异，无法提取准确的海底回波饱和波形峰值点的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种海底回波饱和波形的峰值点提取方法，包括以下步骤：

3、获取海底回波信号接收装置的最大不失真信号，基于所述最大不失真信号的信号强度值，获取第一目标值；

4、获取海底回波信号数据；基于所述第一目标值和所述海底回波信号数据，获得第二目标值，将所述第一目标值和所述第二目标值分别作为区间端点，以确定目标数据区间；所述目标数据区间为区间内的海底回波信号数据满足预设线性拟合条件的数据区间； 所述海底回波信号数据为海底回波信号的信号强度值的时序分布；

5、分别于所述海底回波信号数据的上升段数据和下降段数据中，提取位于所述目标数据区间内的海底回波信号，以对应作为上升段目标数据和下降段目标数据；分别基于所述上升段目标数据和所述下降段目标数据进行线性拟合，对应获得上升段线性函数和下降段线性函数；

6、获取所述上升段线性函数与所述下降段线性函数之间的相交点，作为所述海底回波信号数据的峰值点。

7、于本发明的一实施例中，所述预设线性拟合条件包括：位于所述目标数据区间内的所述海底回波信号数据的上升段数据中的信号数量和下降段数据中的信号数量均不少于对应的预设数量阈值；所述基于所述第一目标值和所述海底回波信号数据，获得第二目标值，包括：

8、于所述第一目标值开始，按照时间降序，依次对所述海底回波信号数据的上升段数据中的各海底回波信号执行波形线性变化判断，以于所述海底回波信号数据的上升段数据中，获取波形线性变化节点，基于所述波形线性变化节点，确定第二目标值；

9、其中，所述第二目标值大于等于所述波形线性变化节点对应的信号强度值；

10、所述波形线性变化节点为所述海底回波信号数据的上升段数据中，按照时间降序，首个满足所述波形线性变化判断的海底回波信号。

11、于本发明的一实施例中，所述波形线性变化判断的实现方式，包括：

12、计算当前时刻的所述海底回波信号对应的切线斜率，判断所述切线斜率是否小于预设斜率阈值，若是，则判定当前时刻的所述海底回波信号满足所述波形非线性变化判断，获取当前时刻的所述海底回波信号，作为所述波形非线性变化节点。

13、于本发明的一实施例中，所述基于所述波形线性变化节点，确定第二目标值，包括：

14、获取所述波形线性变化节点对应的信号强度值，作为所述第二目标值。

15、于本发明的一实施例中，所述预设线性拟合条件还包括：位于所述目标数据区间内的海底回波信号数据的上升段数据的r平方误差大于预设误差阈值；所述基于所述波形线性变化节点，确定第二目标值，包括：

16、初始第二目标值获取：获取波形线性变化节点对应的信号强度值，作为初始第二目标值；

17、拟合验证数据确定：基于所述第一目标值和当前的所述初始第二目标值，确定当前的初始目标数据区间，于所述海底回波信号数据中，获取位于当前的所述初始目标数据区间内的数据，作为当前的拟合验证数据；

18、第二目标值获取：判断当前的所述拟合验证数据是否满足所述预设线性拟合条件，若否，则基于预设更新阈值，更新当前的所述初始第二目标值，以重新执行所述拟合验证数据确定和所述第二目标值获取；若是，则将当前的所述初始第二目标值作为所述第二目标值。

19、于本发明的一实施例中，所述第二目标值包括：上升段第二目标值和下降段第二目标值；所述目标数据区间包括：上升段目标数据区间和下降段目标数据区间；所述基于所述第一目标值和所述海底回波信号数据，获得第二目标值，将所述第一目标值和所述第二目标值分别作为区间端点，以确定目标数据区间，包括：

20、于所述第一目标值开始，按照时间降序，依次对所述海底回波信号数据的上升段数据中的各海底回波信号执行波形线性变化判断，以及依次对所述海底回波信号数据的下降段数据中的各海底回波信号执行波形线性变化判断，以分别于所述海底回波信号数据的上升段数据和下降段数据中，获取对应的上升段波形线性变化节点和下降段波形线性变化节点；

21、基于所述上升段波形非线性变化节点，确定所述上升段第二目标值，将所述第一目标值和所述上升段第二目标值分别作为区间端点，确定所述上升段目标数据区间；以及，基于所述下降段波形非线性变化节点，确定所述下降段第二目标值，将所述第一目标值和所述下降段第二目标值分别作为区间端点，确定所述下降段目标数据区间。

22、对应地，本发明提供一种海底回波饱和波形的峰值点提取系统，所述系统包括：

23、第一目标值获取模块，用于获取海底回波信号接收装置的最大不失真信号的信号强度值，基于所述最大不失真信号的信号强度值，获取第一目标值；

24、第二目标值获取模块，用于获取海底回波信号数据；基于所述第一目标值和所述海底回波信号数据，获得第二目标值，将所述第一目标值和所述第二目标值分别作为区间端点，以确定目标数据区间；所述目标数据区间为区间内的海底回波信号数据满足预设线性拟合条件的数据区间； 所述海底回波信号数据为海底回波信号的信号强度值的时序分布；

25、线性拟合模块，用于分别于所述海底回波信号数据的上升段数据和下降段数据中，提取位于所述目标数据区间内的海底回波信号，以对应作为上升段目标数据和下降段目标数据；分别基于所述上升段目标数据和所述下降段目标数据进行线性拟合，对应获得上升段线性函数和下降段线性函数；

26、提取模块，用于获取所述上升段线性函数与所述下降段线性函数之间的相交点，作为所述海底回波信号数据的峰值点。

27、于本发明的一实施例中，所述预设线性拟合条件包括：位于所述目标数据区间内的海底回波信号数据的上升段数据的r平方误差大于预设误差阈值，且位于所述目标数据区间内的所述海底回波信号数据的上升段数据中的信号数量和下降段数据中的信号数量均不少于预设数量阈值；所述系统还包括：

28、初始第二目标值获取子模块，用于获取波形线性变化节点对应的信号强度值，作为初始第二目标值；

29、拟合验证数据确定子模块，用于基于所述第一目标值和当前的所述初始第二目标值，确定当前的初始目标数据区间，于所述海底回波信号数据中，获取位于当前的所述初始目标数据区间内的数据，作为当前的拟合验证数据；

30、第二目标值优化获取子模块，用于判断当前的所述拟合验证数据是否满足所述预设线性拟合条件，若否，则基于预设更新阈值，更新当前的所述初始第二目标值，以重新执行所述拟合验证数据确定和所述第二目标值获取；若是，则将当前的所述初始第二目标值作为所述第二目标值。

31、对应地，本发明提供一种海底回波饱和波形的峰值点提取终端，所述终端包括：

32、存储器，用于存储计算机程序；

33、处理器，用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行所述的峰值点提取方法。

34、对应地，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的峰值点提取方法。

35、如上所述，本技术所述的一种海底回波饱和波形的峰值点提取方法、系统、终端及介质，具有以下有益效果：

36、通过获取第一目标值和第二目标值，基于所述第一目标值和所述第二目标值，确定目标数据区间；以及基于所述目标数据区间，于海底回波信号数据中，提取上升段目标数据和下降段目标数据，分别对所述上升段数据和所述下降段数据进行线性拟合，获取上升段线性函数和下降段线性函数，基于所述上升段线性函数和所述下降段线性函数，获得所述海底回波信号数据的峰值点，提高了对海底回波饱和波形峰值点提取的准确性和提取效率。