一种水下异构信息数据降噪方法技术

本发明专利技术提供一种水下异构信息数据降噪方法，通过模拟水下异构信息数据集；对异构信息数据进行预处理，对异构信息数据进行im2col方法采样，将采样结果进行归一化处理；提取模拟水下异构信息数据中的过完备稀疏特征和水下异构信息数据深层特征，构建SCSDA模型；完成SCSDA模型的水下异构信息数据降噪处理，将水下异构信息数据作为测试集，利用SCSDA模型对其进行降噪处理得到降噪结果向量；对降噪结果向量进行反归一化处理及col2im方法处理，得到降噪处理后的水下异构信息数据。本发明专利技术提出的基于堆叠式卷积稀疏降噪自编码器的水下异构信息数据降噪方法，处理速度较快，具有良好的盲去噪能力，并能较好地保留水下异构信息数据边缘特征，具有一定的鲁棒性和有效性。

A noise reduction method for underwater heterogeneous information data

The invention provides a noise reduction method for underwater heterogeneous information data, through simulating underwater heterogeneous information data set, preprocessing heterogeneous information data, sampling heterogeneous information data with im2col method, normalizing the sampling results, extracting over complete sparse features and deep features of underwater heterogeneous information data, and constructing scsda model Type: complete the underwater heterogeneous information data noise reduction processing of the scsda model, take the underwater heterogeneous information data as the test set, use the scsda model to carry out the noise reduction processing to get the noise reduction result vector; carry out the anti normalization processing and col2im method processing to the noise reduction result vector to get the underwater heterogeneous information data after the noise reduction processing. The method of underwater heterogeneous information data denoising based on stack convolution sparse noise reduction self encoder proposed by the invention has the advantages of fast processing speed, good blind noise removal ability, better retention of edge features of underwater heterogeneous information data, and certain robustness and effectiveness.

【技术实现步骤摘要】
一种水下异构信息数据降噪方法
本专利技术属于信息数据降噪
，具体涉及一种水下异构信息数据降噪方法。
技术介绍
近年来随着对海洋科学的不断探索，发展海洋高新技术，已成为世界各国维护国家海洋权益和国土安全极其重要的战略目标。由于水下环境不同于陆地环境，海洋环境极其复杂，噪声干扰远大于陆地环境，而这些噪声往往会破坏信息数据的有用特征，影响后续处理工作，因此水下信息数据的降噪处理是至关重要的。水下信息数据来源多样，种类繁多，数据格式多种多样，对水下信息数据按数据格式进行非统一的降噪处理，存在处理效率低、分类管理复杂的缺点，因此提出一种水下异构信息数据的降噪处理方法是必要的。水下异构信息数据的组成以水下图像数据和水下音频数据为主。目前，对水下信息数据或水下异构信息数据的降噪处理方法研究极少，但关于图像数据或音频数据降噪技术的研究很广泛。其中在已有的文献中最著名和效果最好的相关降噪方法主要包括：1.基于观测模型的侧扫声纳图像盲估计方法：2016年JamesRithu,SupriyaMH.BlindEstimationofSingleLookSideS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下异构信息数据降噪方法，其特征在于，具体的实现步骤为：/n步骤1.模拟水下异构信息数据集，利用已知的纯净光学图像数据进行高强度乘性散斑噪声污染模拟水下图像数据集，利用已知的纯净音频数据进行高强度加性高斯白噪声污染模拟水下音频数据集；/n步骤2.对异构信息数据进行预处理，对异构信息数据进行im2col方法采样，将采样结果进行归一化处理；/n步骤3.提取模拟水下异构信息数据中的过完备稀疏特征和水下异构信息数据深层特征，构建SCSDA模型；/n步骤4.完成SCSDA模型的水下异构信息数据降噪处理，将水下异构信息数据作为测试集，利用SCSDA模型对其进行降噪处理得到降噪结果向量；对降噪结果向...

【技术特征摘要】
1.一种水下异构信息数据降噪方法，其特征在于，具体的实现步骤为：
步骤1.模拟水下异构信息数据集，利用已知的纯净光学图像数据进行高强度乘性散斑噪声污染模拟水下图像数据集，利用已知的纯净音频数据进行高强度加性高斯白噪声污染模拟水下音频数据集；
步骤2.对异构信息数据进行预处理，对异构信息数据进行im2col方法采样，将采样结果进行归一化处理；
步骤3.提取模拟水下异构信息数据中的过完备稀疏特征和水下异构信息数据深层特征，构建SCSDA模型；
步骤4.完成SCSDA模型的水下异构信息数据降噪处理，将水下异构信息数据作为测试集，利用SCSDA模型对其进行降噪处理得到降噪结果向量；对降噪结果向量进行反归一化处理及col2im方法处理，得到降噪处理后的水下异构信息数据。


2.根据权利要求1所述的一种水下异构信息数据降噪方法，其特征在于，所述步骤3的具体过程为：
步骤3.1.以3层SDA堆叠构成SSDA网络，提取模拟水下异构信息数据中的过完备稀疏特征；
步骤3.2.将SSDA网络最后一层编码层的输出结果作为CNN的输入，以1层输入层，2层二维卷积层，2层最大池化层以及1层全连接层构成CNN，提取模拟水下异构信息数据深层特征；
步骤3.3.采用级联微调的方式进一步优化网络参数，构建SCSDA模型。


3.根据权利要求2所述的一种水下异构信息数据降噪方法，其特征在于，所述步骤3.1的SSDA网络的训练过程为：



其中L(·)表示损失函数，θ(l)＝{w(l),b(l),w′(l),b′(l)}，w(l)为第l层SSDA编码层权重、b(l)为第l层SSDA编码层偏置、w′(l)为第l层SSDA解码层权重、b′(l)为第l层SSDA解码层偏置，表示第l层SSDA编码层的隐层，表示第l层SSDA编码层隐层的重建结果，ρ是稀疏性参数，表示隐层上第j号神经元的所对应的平均激活值，表示第l层隐层的相对熵，β和λ为约束权重项；SSDA网络以逐步贪婪训练方法逐层训练，得到SSDA网络最后一层编码层提取模拟水下异构信息数据中的过完备稀疏特征。


4.根据权利要求3所述的一种水下异构信息数据降噪方法，其特征在于：所述步骤3.2中将SSDA网络输出的过完备稀疏特征输入至CNN，CNN中卷积操作提取模拟水下异构信息数据深层特征的过程为是第c层卷积层的第i个特征向量，ki...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴梅，孙卫琦，赵一旭，刘安华，孟稼祥，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23