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聲納回波信號存儲方法、裝置和存儲介質(zhì)

專利號
CN119199812B
公開日期
2025-03-11
申請人
之江實驗室(浙江省杭州市余杭區(qū)中泰街道科創(chuàng)大道之江實驗室)
發(fā)明人
陳可; 施鈞輝; 張良; 楊臻垚; 郭汝乾
IPC分類
G01S7/527; G01S7/539; G01S15/88
技術(shù)領(lǐng)域
回波,聲納,數(shù)據(jù),聲吶,子域,質(zhì)量參數(shù),壓縮,殘差,存儲,目標
地域: 浙江省 浙江省杭州市

摘要

本申請涉及一種聲納回波信號存儲方法、裝置和存儲介質(zhì),其中,該方法包括:獲取多個聲納回波信號,將每一信號劃分為多個信號子域;提取各信號子域中的有效數(shù)據(jù)密度值,基于有效數(shù)據(jù)密度值,從多個信號中確定待壓縮信號;將待壓縮信號劃分為多個信號子塊;確定信號子塊中的目標子塊,以及信號子塊中與目標子塊相鄰的相鄰子塊;根據(jù)相鄰子塊對目標子塊所在的點位信號進行預(yù)測處理,得到預(yù)測塊;基于目標子塊和預(yù)測塊,確定殘差塊數(shù)據(jù);根據(jù)殘差塊數(shù)據(jù)和目標子塊,生成壓縮數(shù)據(jù)并進行存儲。通過本申請,解決了在深海探測場景下高通量聲吶回波信號數(shù)據(jù)量大、存儲效率低的問題,提高了數(shù)據(jù)壓縮比率和存儲效率,同時保證了信號恢復(fù)質(zhì)量。

說明書

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聲納回波信號存儲方法、裝置和存儲介質(zhì) 技術(shù)領(lǐng)域 [0001] 本申請涉及信號與信息處理領(lǐng)域,特別是涉及聲納回波信號存儲方法、裝置和存儲介質(zhì)。 背景技術(shù) [0002] 隨著深海探測技術(shù)的發(fā)展,聲吶系統(tǒng)在海洋研究、資源勘探以及環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。聲吶系統(tǒng)通過發(fā)射聲波并接收其回波,能夠有效探測水下物體、測量水深和地形等信息。然而,隨著海洋探測深度的不斷增加,信號的獲取、處理、壓縮、存儲面臨著一系列挑戰(zhàn)。 [0003] 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲方案在處理深海探測產(chǎn)生的高通量數(shù)據(jù)時,往往無法滿足實時傳輸和高效存儲的需求。由于深海探測聲吶回波信號具有高維特性和多樣性,簡單的存儲方式不僅占用大量存儲空間,還可能導致數(shù)據(jù)冗余。此外,在高幀率、多波束、深海聲吶回波信號實時仿真成像這一特定場景下,深海環(huán)境中的背景噪聲和海底混響等干擾因素增加了信號處理的復(fù)雜性,并且信號處理需滿足高實時性要求(30FPS,單幀數(shù)據(jù)壓縮時間要求在 30ms以內(nèi)),而傳統(tǒng)的壓縮編碼算法中單幀信號的壓縮時間較長,往往無法同時實現(xiàn)理想的壓縮效率與恢復(fù)質(zhì)量。 [0004] 目前針對相關(guān)技術(shù)在深海探測場景下如何解決高通量聲吶回波信號數(shù)據(jù)量大、存儲效率低的問題,尚未提出有效的解決方案。 發(fā)明內(nèi)容 [0005] 本申請實施例提供了一種聲納回波信號存儲方法、裝置、系統(tǒng)、電子裝置和存儲介質(zhì),以至少解決相關(guān)技術(shù)中在深海探測場景下如何解決高通量聲吶回波信號數(shù)據(jù)量大、存儲效率低的問題。 [0006] 第一方面,本申請實施例提供了一種聲納回波信號存儲方法,包括: [0007] 獲取多個所述聲納回波信號,將每一所述聲納回波信號劃分為多個信號子域; [0008] 提取每一所述信號子域中的有效數(shù)據(jù)密度值,基于所述有效數(shù)據(jù)密度值,從多個所述聲納回波信號中確定待壓縮信號; [0009] 將所述待壓縮信號劃分為多個信號子塊;確定多個所述信號子塊中的目標子塊,以及多個所述信號子塊中與所述目標子塊相鄰的相鄰子塊; [0010] 根據(jù)所述相鄰子塊對所述目標子塊所在的點位信號進行預(yù)測處理,得到預(yù)測塊; 基于所述目標子塊和所述預(yù)測塊,確定殘差塊數(shù)據(jù); [0011] 根據(jù)所述殘差塊數(shù)據(jù)和所述目標子塊,生成壓縮數(shù)據(jù)并進行存儲。 [0012] 在其中一些實施例中,所述根據(jù)所述殘差塊數(shù)據(jù)和所述目標子塊,生成壓縮數(shù)據(jù)并進行存儲,包括: [0013] 對所述殘差塊數(shù)據(jù)進行頻域轉(zhuǎn)換處理,得到殘差頻率數(shù)據(jù); [0014] 基于預(yù)設(shè)的頻率閾值,從所述殘差頻率數(shù)據(jù)中確定低頻數(shù)據(jù);根據(jù)所述低頻數(shù)據(jù)和所述目標子塊,生成所述壓縮數(shù)據(jù)并存儲。 [0015] 在其中一些實施例中,所述基于預(yù)設(shè)的頻率閾值,從所述殘差頻率數(shù)據(jù)中確定低頻數(shù)據(jù),包括: [0016] 基于所述頻率閾值和所述殘差頻率數(shù)據(jù)的比較結(jié)果,確定高頻數(shù)據(jù); [0017] 基于頻率篩選規(guī)則,從所述殘差頻率數(shù)據(jù)中去除所述高頻數(shù)據(jù),得到所述低頻數(shù)據(jù)。 [0018] 在其中一些實施例中,所述提取每一所述信號子域中的有效數(shù)據(jù)密度值,基于所述有效數(shù)據(jù)密度值,從多個所述聲納回波信號中確定待壓縮信號,包括: [0019] 基于每一所述聲納回波信號的數(shù)據(jù)值,確定每一所述信號子域的所述有效數(shù)據(jù)密度值; [0020] 基于所述有效數(shù)據(jù)密度值,確定各所述聲納回波信號對應(yīng)的信號質(zhì)量參數(shù)和有效數(shù)據(jù)分布區(qū)域集合; [0021] 基于所述信號質(zhì)量參數(shù)和所述有效數(shù)據(jù)分布區(qū)域集合,從多個所述聲納回波信號中確定所述待壓縮信號。 [0022] 在其中一些實施例中,所述每一基于所述聲納回波信號的數(shù)據(jù)值,確定每一所述信號子域的所述有效數(shù)據(jù)密度值,包括: [0023] 基于每一所述聲納回波信號的數(shù)據(jù)值和預(yù)設(shè)的有效數(shù)據(jù)閾值的比較結(jié)果,確定各個所述信號子域的所述有效數(shù)據(jù)密度值。 [0024] 在其中一些實施例中,所述基于所述有效數(shù)據(jù)密度值,確定各所述聲納回波信號對應(yīng)的信號質(zhì)量參數(shù)和有效數(shù)據(jù)分布區(qū)域集合,包括: [0025] 基于各個所述聲納回波信號的數(shù)據(jù)值,得到信號平均數(shù)據(jù)值; [0026] 基于所述有效數(shù)據(jù)密度值和所述信號平均數(shù)據(jù)值,獲取所述信號質(zhì)量參數(shù),并獲取所述有效數(shù)據(jù)分布區(qū)域集合。 [0027] 在其中一些實施例中,所述基于所述信號質(zhì)量參數(shù)和所述有效數(shù)據(jù)分布區(qū)域集合,從多個所述聲納回波信號中確定所述待壓縮信號,包括: [0028] 基于所述信號質(zhì)量參數(shù)和所述有效數(shù)據(jù)分布區(qū)域集合,計算每兩個所述聲納回波信號的相似值; [0029] 基于所述相似值與預(yù)設(shè)相似閾值的比較結(jié)果,確定所述待壓縮信號。 [0030] 在其中一些實施例中,所述根據(jù)所述相鄰子塊對所述目標子塊所在的點位信號進行預(yù)測處理,得到預(yù)測塊,包括: [0031] 獲取所述相鄰子塊與所述目標子塊間的方向性特征; [0032] 基于所述方向性特征,對所述目標子塊所在的點位信號進行預(yù)測處理,獲取與所述目標子塊對應(yīng)的所述預(yù)測塊。

權(quán)利要求

1 2
1.一種聲納回波信號存儲方法,其特征在于,包括: 獲取多個所述聲納回波信號,將每一所述聲納回波信號劃分為多個信號子域; 提取每一所述信號子域中的有效數(shù)據(jù)密度值,基于所述有效數(shù)據(jù)密度值,從多個所述聲納回波信號中確定待壓縮信號; 將所述待壓縮信號劃分為多個信號子塊;確定多個所述信號子塊中的目標子塊,以及多個所述信號子塊中與所述目標子塊相鄰的相鄰子塊; 根據(jù)所述相鄰子塊對所述目標子塊所在的點位信號進行預(yù)測處理,得到預(yù)測塊;基于所述目標子塊和所述預(yù)測塊,確定殘差塊數(shù)據(jù); 根據(jù)所述殘差塊數(shù)據(jù)和所述目標子塊,生成壓縮數(shù)據(jù)并進行存儲。 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲納回波信號存儲方法,其特征在于,所述根據(jù)所述殘差塊數(shù)據(jù)和所述目標子塊,生成壓縮數(shù)據(jù)并進行存儲,包括: 對所述殘差塊數(shù)據(jù)進行頻域轉(zhuǎn)換處理,得到殘差頻率數(shù)據(jù); 基于預(yù)設(shè)的頻率閾值,從所述殘差頻率數(shù)據(jù)中確定低頻數(shù)據(jù);根據(jù)所述低頻數(shù)據(jù)和所述目標子塊,生成所述壓縮數(shù)據(jù)并存儲。 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聲納回波信號存儲方法,其特征在于,所述基于預(yù)設(shè)的頻率閾值,從所述殘差頻率數(shù)據(jù)中確定低頻數(shù)據(jù),包括: 基于所述頻率閾值和所述殘差頻率數(shù)據(jù)的比較結(jié)果,確定高頻數(shù)據(jù); 基于頻率篩選規(guī)則,從所述殘差頻率數(shù)據(jù)中去除所述高頻數(shù)據(jù),得到所述低頻數(shù)據(jù)。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲納回波信號存儲方法,其特征在于,所述提取每一所述信號子域中的有效數(shù)據(jù)密度值,基于所述有效數(shù)據(jù)密度值,從多個所述聲納回波信號中確定待壓縮信號,包括: 基于每一所述聲納回波信號的數(shù)據(jù)值,確定每一所述信號子域的所述有效數(shù)據(jù)密度值; 基于所述有效數(shù)據(jù)密度值,確定各所述聲納回波信號對應(yīng)的信號質(zhì)量參數(shù)和有效數(shù)據(jù)分布區(qū)域集合; 基于所述信號質(zhì)量參數(shù)和所述有效數(shù)據(jù)分布區(qū)域集合,從多個所述聲納回波信號中確定所述待壓縮信號。 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聲納回波信號存儲方法,其特征在于,所述每一基于所述聲納回波信號的數(shù)據(jù)值,確定每一所述信號子域的所述有效數(shù)據(jù)密度值,包括: 基于每一所述聲納回波信號的數(shù)據(jù)值和預(yù)設(shè)的有效數(shù)據(jù)閾值的比較結(jié)果,確定各個所述信號子域的所述有效數(shù)據(jù)密度值。 6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聲納回波信號存儲方法,其特征在于,所述基于所述有效數(shù)據(jù)密度值,確定各所述聲納回波信號對應(yīng)的信號質(zhì)量參數(shù)和有效數(shù)據(jù)分布區(qū)域集合,包括: 基于各個所述聲納回波信號的數(shù)據(jù)值,得到信號平均數(shù)據(jù)值;
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