CN117111048B - 一种基于改进itd的多波束海底地形测量回波降噪方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种基于改进ITD的多波束海底地形测量回波降噪方法。该方法包括：获取多波束的回波信号，根据待测位置和邻域位置对应回波信号中极值点的分布，确定相似位置；对待测位置的回波信号进行ITD分解，得到平移信号；确定待测位置的估测噪声集合，根据估测噪声集合中数据的分布、对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合和平移距离，确定噪声系数，根据噪声系数确定延拓距离；沿平移方向基于延拓距离分别对对比分量信号进行拟合延拓，得到延拓信号，对延拓信号进行去噪和ITD重构，得到去噪信号。本发明能够提升延拓距离确定的可靠性，进而提升去噪效果。

Description

一种基于改进ITD的多波束海底地形测量回波降噪方法

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种基于改进ITD的多波束海底地形测量回波降噪方法。

背景技术

多波束海底地形测量回波是一种用于获取海底地形信息的技术，通过发送多个声波束并接收其回波来获得高分辨率和精确的海底地形数据。由于声纳系统本身和接收部件可能会引入一些内在噪声，例如电子噪声、机械振动等，尤其海洋环境复杂，声波在水中传播会受到衰减和反射影响，噪声干扰极大，则通过固有时间尺度分解算法（IntrinsicTime-scale Decomposition，ITD）对复杂信号进行分解的降噪方法，在ITD分解过程中，需要进行延拓使其达到极值点。

相关技术中，通过传统对折法、零填充、插值法等方式进行延拓，这些方式下对延拓的距离无法准确确定，使得延拓过程均存在不同程度的失真和特征缺失，使得后续去噪过程的效果较差。

发明内容

为了解决无法准确确定延拓的距离，使得去噪过程的效果较差的技术问题，本发明提供一种基于改进ITD的多波束海底地形测量回波降噪方法，所采用的技术方案具体如下：

本发明提出了一种基于改进ITD的多波束海底地形测量回波降噪方法，方法包括：

获取海洋多波束声纳探测器所采集的多波束的回波信号，任选某一位置作为待测位置；根据所述待测位置和所述待测位置的邻域位置对应回波信号中极值点的分布，确定所述待测位置和邻域位置的相关系数，根据所述相关系数从所述邻域位置中确定相似位置；

对所述待测位置的回波信号进行ITD分解，根据分解结果确定待测位置的对比分量信号；确定所述对比分量信号的拟合规则信号，将所述拟合规则信号沿着一定方向进行平移，得到在不同平移距离对应的平移信号；

根据所述待测位置和所述相似位置对应回波信号中极值点的分布，确定所述待测位置的估测噪声集合，根据所述估测噪声集合中数据的分布、所述对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合和平移距离，确定噪声系数，改变平移距离，确定噪声系数最小时的平移距离为延拓距离；

沿平移方向基于所述延拓距离分别对对比分量信号进行拟合延拓，得到延拓信号，对延拓信号进行去噪和ITD重构，得到去噪信号。

进一步地，所述邻域位置为八邻域位置，所述相关系数的获取过程，包括：

计算所述待测位置的回波信号中所有极值点的均值作为待测均值，计算所述待测位置的回波信号中每次采样的信号值与所述待测均值的差值作为待测噪声值，所述待测噪声值组成待测噪声集合；

计算任一所述邻域位置的回波信号中所有极值点的均值作为邻域均值，将所述邻域位置的回波信号中每次采样的信号值与所述邻域均值的差值作为邻域噪声值，所述邻域噪声值组成邻域噪声集合；

计算所述待测噪声集合和所述邻域噪声集合的皮尔逊相关系数的绝对值作为第一相关因子；

将所述待测噪声集合中所有待测噪声值的信息熵与所述邻域噪声集合中所有邻域噪声值的信息熵的差值绝对值作为信息熵差异；

将所述待测噪声集合中所有待测噪声值的方差与所述邻域噪声集合中所有邻域噪声值的方差的差值绝对值作为波动差异；

根据所述信息熵差异和所述波动差异确定第二相关因子，其中，所述信息熵差异与所述第二相关因子呈负相关关系，所述波动差异与所述第二相关因子呈负相关关系，所述第二相关因子的取值为归一化的数值；

计算所述第一相关因子和所述第二相关因子的乘积作为相关系数。

进一步地，所述根据所述相关系数从所述邻域位置中确定相似位置，包括：

将所述相关系数最大的预设第一数量个邻域位置作为相似位置。

进一步地，所述对所述待测位置的回波信号进行ITD分解，根据分解结果确定待测位置的对比分量信号，包括：

对所述待测位置的回波信号进行ITD分解，将ITD分解得到的前预设第二数量层的分量信号作为对比分量信号。

进一步地，所述确定所述对比分量信号的拟合规则信号，包括：

根据任意一层所述对比分量信号的频率和所有极值的均值，使用正弦函数进行拟合得到对应层对比分量信号的拟合规则信号。

进一步地，所述根据所述待测位置和所述相似位置对应回波信号中极值点的分布，确定所述待测位置的估测噪声集合，包括：

将所述待测噪声集合和相似位置所对应邻域噪声集合组合作为估测噪声集合。

进一步地，所述根据所述估测噪声集合中数据的分布、所述对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合和平移距离，确定噪声系数，对应的计算公式为：

式中，表示噪声系数，M表示估测噪声集合中数据数值的种类，r表示估测噪声集合中数据数值的种类的索引，/>表示估测噪声集合中第r个数据数值的数量，/>表示估测噪声集合中所有数据数值的数量均值，/>表示估测噪声集合中数据数值的数量最大值，表示对比分量信号的总层数，n表示对比分量信号的层数的索引，B表示对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合中数据数值的种类，v表示对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合中数据数值的种类的索引，/>表示第n层对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合中第v类数据数值的数量，/>表示第n层对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合中所有种类数据数值的数量均值，/>表示第n层对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合中数据数值的数量最大值，e表示自然常数，D表示平移距离，min（）表示取最小值，/>表示取绝对值。

进一步地，所述沿平移方向基于所述延拓距离分别对对比分量信号进行拟合延拓，得到延拓信号，包括：

根据所述平移方向确定待延拓端点，根据所述待延拓端点处的斜率和延拓距离分别对对比分量信号进行延拓，得到延拓信号。

进一步地，所述对延拓信号进行去噪和ITD重构，得到去噪信号，包括：

基于均值滤波的方式分别对不同层的所述延拓信号进行滤波去噪，并将滤波去噪后的延拓信号重构作为去噪信号。

本发明具有如下有益效果：

本发明针对传统无差别插值、对折、填充的延拓方式进行回拨降噪容易导致端点延拓可靠性不足，进而导致后续信号去噪效果较差的问题，通过根据待测位置和待测位置的邻域位置对应回波信号的相似性，确定多个相似位置，相似位置的确定使得后续在进行延拓距离确定时，能够基于相似位置和待测位置中残差项得到估测噪声集合，进而根据估测噪声集合中数据的分布和对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合，对平移情况进行有效分析，对待测位置的回波信号进行ITD分解得到对比分量信号，确定不同层的对比分量信号对应拟合规则信号，分别对拟合规则信号进行平移得到平移信号，其中，通过拟合规则信号的平移，通过平移的方式调整对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合，并结合了多波束探测点阵相似位置干扰相近的特征对对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合进行验证，也即通过估测噪声集合对对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合进行验证，结合平移距离的大小特征，得到噪声系数，使得噪声系数能够准确表征对应的延拓情况，便于根据噪声系数得到更为准确有效的延拓距离，基于延拓距离分别对对比分量信号进行拟合延拓，得到延拓信号，对延拓信号进行去噪和ITD重构。本发明能够准确确定延拓距离，降低的失真和特征缺失等误差的产生，增强信号去噪的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明一个实施例所提供的一种基于改进ITD的多波束海底地形测量回波降噪方法流程图；

图2为本发明一个实施例所提供的信号重构示意图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种基于改进ITD的多波束海底地形测量回波降噪方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种基于改进ITD的多波束海底地形测量回波降噪方法的具体方案。

请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种基于改进ITD的多波束海底地形测量回波降噪方法流程图，该方法包括：

S101：获取海洋多波束声纳探测器所采集的多波束的回波信号，任选某一位置作为待测位置；根据待测位置和待测位置的邻域位置对应回波信号中极值点的分布，确定待测位置和邻域位置的相关系数，根据相关系数从邻域位置中确定相似位置。

本发明实施例中，可以获取海洋多波束声纳探测器所采集的多波束的回波信号，可以理解的是，多波束回波信号类似于一个扇形点阵，每个测点处的回波信号代表一个水深值，在噪声存在的情况下，回波信号无法准确读取，进而无法得到高精度的地形探测结果，则通过使用ITD分解算法进行噪声优化，针对相关技术中对折法、零填充、插值法等存在不同程度的失真、特征缺失等问题，本发明在获取端点延拓位置时，结合了多波束探测点阵邻域位置干扰相近的特征对噪声情况进行分析，从而确定最优延拓距离。相比于传统无差别插值、对折、填充的方法而言，本发明在多波束探测信号中的端点延拓精度更高，ITD分解质量更好，进而大幅提升了信号去噪效果。

可选地，本发明的一些实施例中，邻域位置为八邻域位置，相关系数的获取过程，包括：计算待测位置的回波信号中所有极值点的均值作为待测均值，计算待测位置的回波信号中每次采样的信号值与待测均值的差值作为待测噪声值，待测噪声值组成待测噪声集合；计算任一邻域位置的回波信号中所有极值点的均值作为邻域均值，将邻域位置的回波信号中每次采样的信号值与邻域均值的差值作为邻域噪声值，邻域噪声值组成邻域噪声集合；计算待测噪声集合和邻域噪声集合的皮尔逊相关系数的绝对值作为第一相关因子；将待测噪声集合中所有待测噪声值的信息熵与邻域噪声集合中所有邻域噪声值的信息熵的差值绝对值作为信息熵差异；将待测噪声集合中所有待测噪声值的方差与邻域噪声集合中所有邻域噪声值的方差的差值绝对值作为波动差异；根据信息熵差异和波动差异确定第二相关因子，其中，信息熵差异与第二相关因子呈负相关关系，波动差异与第二相关因子呈负相关关系，第二相关因子的取值为归一化的数值；计算第一相关因子和第二相关因子的乘积作为相关系数。

本发明实施例中，可以结合待测位置和邻域位置所获取回波信号中极值点的分布确定相似位置，可以理解的是，极值点的分布越相似，也即待测位置和邻域位置具有相似的地形分布，则对应邻域位置的回波信号具有更优的参考性，从而可以结合邻域位置的回波信号对待测位置回波信号中的噪声进行分析。

其中，正相关关系表示因变量会随着自变量的增大而增大，因变量会随着自变量的减小而减小，具体关系可以为相乘关系、相加关系、指数函数的幂等，由实际应用进行确定；负相关关系表示因变量会随着自变量的增大而减小，因变量会随着自变量的减小而增大，可以为相减关系、相除关系等，由实际应用进行确定。相关系数的计算公式可以具体例如为：

式中，表示待测位置o与第i个邻域位置的相关系数，/>表示待测位置o的待测噪声集合，/>表示第i个邻域位置的邻域噪声集合，/>表示待测噪声集合和第i个邻域位置的邻域噪声集合的协方差，/>表示待测噪声集合的均方差，表示第i个邻域位置的邻域噪声集合的均方差，/>表示待测噪声集合中所有待测噪声值的信息熵，/>表示邻域噪声集合中所有邻域噪声值的信息熵，/>表示待测噪声集合中所有待测噪声值的方差，/>表示邻域噪声集合中所有邻域噪声值的方差，e表示自然常数，/>表示取绝对值。

本发明实施例中，表示待测噪声集合和第i个邻域位置的邻域噪声集合的皮尔逊相关系数，/>表示第一相关因子，/>表示信息熵差异，表示波动差异，/>表示第二相关因子，通过皮尔逊相关系数、信息熵差异和方差差异，对待测噪声集合和邻域噪声集合进行相关性分析，从而结合波动情况、混乱情况和相关性，准确得到相关系数，可以理解的是，待测噪声集合和第i个邻域位置的邻域噪声集合的皮尔逊相关系数越接近于0，表示其相关性越差，因此，第一相关因子越小，相关性越大，也即第一相关因子与相关系数呈正相关关系，而信息熵差异和方差差异越大，则对应的相关性越大，也即信息熵差异和方差差异与相关系数呈负相关关系，通过负相关的归一化处理，得到第二相关因子，第二相关因子与相关系数呈正相关关系。

由此，能够准确分析待测噪声集合和邻域噪声集合的相关性，便于后续对邻域位置进行筛选。

可选地，本发明的一些实施例中，根据相关系数从邻域位置中确定相似位置，包括：将相关系数最大的预设第一数量个邻域位置作为相似位置。

其中，预设第一数量，为相似位置的数量，本发明可以设置相似位置的数量为3个，也即是说，本发明可以将相关系数最大的3个邻域位置作为相似位置，或者，在本发明的另一些实施例中，也可以根据实际检测需求对预设第一数量进行调整，对此不做限制。

S102：对待测位置的回波信号进行ITD分解，根据分解结果确定待测位置的对比分量信号；确定对比分量信号的拟合规则信号，将拟合规则信号沿着一定方向进行平移，得到在不同平移距离对应的平移信号。

进一步地，本发明的一些实施例中，对待测位置的回波信号进行ITD分解，根据分解结果确定待测位置的对比分量信号，包括：对待测位置的回波信号进行ITD分解，将ITD分解得到的前预设第二数量层的分量信号作为对比分量信号。

本发明实施例中，预设第二数量，为预设的ITD分解所保留的层数，可以理解的是，经由ITD分解所得到的分量信号中，可以按照频率由大到小进行排序，将排序结果中前预设第二数量的分量信号作为对比分量信号，其中，由于ITD分解是自动将分量信号按照频率由大到小进行排序，因此，本发明可以选择前预设第二数量层即可，其中预设第二数量可以具体例如为3，或者，也可以根据实际情况进行调整，对此不做限制。

本发明实施例中，可以将拟合规则信号沿着一定方向进行平移，得到在不同平移距离对应的平移信号，其中，在回波信号以采样时刻为横坐标展示时，平移方向可以具体例如为水平向左或向右方向，本发明实施例中，可以设置一定的平移步长，例如0.5，根据该平移步长进行平移，得到在不同平移距离对应的平移信号。

S103：根据待测位置和相似位置对应回波信号中极值点的分布，确定待测位置的估测噪声集合，根据估测噪声集合中数据的分布、对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合和平移距离，确定噪声系数，改变平移距离，确定噪声系数最小时的平移距离为延拓距离。

进一步地，本发明的一些实施例中，根据待测位置和相似位置对应回波信号中极值点的分布，确定待测位置的估测噪声集合，包括：将待测噪声集合和相似位置所对应邻域噪声集合组合作为估测噪声集合。

结合相似系数的计算过程，将待测噪声集合和相似位置所对应邻域噪声集合组合作为估测噪声集合，可以理解的是，由于统计了多个相似位置的噪声情况，从而能够减少待测位置噪声的影响，提升后续噪声检测的准确性。

进一步地，本发明的一些实施例中，确定对比分量信号的拟合规则信号，包括：根据任意一层对比分量信号的频率和所有极值的均值，使用正弦函数进行拟合得到对应层对比分量信号的拟合规则信号。

本发明实施例中，通过任意一层对比分量信号的频率和所有极值的均值，进行正弦函数的拟合，则拟合得到的拟合规则信号即为理想的拟合规则信号，也即是说，该拟合规则信号为理想情况下无噪声的信号，可以理解的是，每一层对比分量信号均有对应与其频率相同，所有极值的均值相同的拟合规则信号。

可以理解的是，通过平移后的拟合规则信号与对比分量信号作差，在平移的位置最优时，也即对应起点位置为极点位置时，所得的作差后的集合中，其数据分布呈高斯分布，也即早点具有呈高斯分布的特征。则可以基于该特征结合估测噪声集合中数据的分布，确定噪声系数。

进一步地，本发明的一些实施例中，根据估测噪声集合中数据的分布、对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合和平移距离，确定噪声系数，对应的计算公式为：

式中，表示噪声系数，M表示估测噪声集合中数据数值的种类，r表示估测噪声集合中数据数值的种类的索引，/>表示估测噪声集合中第r个数据数值的数量，/>表示估测噪声集合中所有数据数值的数量均值，/>表示估测噪声集合中数据数值的数量最大值，表示对比分量信号的总层数，n表示对比分量信号的层数的索引，B表示对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合中数据数值的种类，v表示对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合中数据数值的种类的索引，/>表示第n层对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合中第v类数据数值的数量，/>表示第n层对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合中所有种类数据数值的数量均值，/>表示第n层对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合中数据数值的数量最大值，e表示自然常数，D表示平移距离，min（）表示取最小值，/>表示取绝对值。

式中，表示估测噪声集合中数值高斯分布所服从的方差，表示前预设第二数量的对比分量信号分别与对应平移信号的差异所得到的数据集合的平均分布方差，表示估测噪声集合中数据数值的分布与对比分量信号分别与对应平移信号的差异所得到的数据集合中数据数值的分布的差异系数，该值越小，代表对比分量信号的分布越接近真实噪声点的分布，也即平移位置越优，而由于信号呈周期分布，也即移动多个周期后也能形成对应的差异系数，则本发明将平移距离作为惩罚项，平移距离越远，对应的噪声系数越大。

由此，通过改变拟合规则信号的平移距离得到不同的平移信号，并分解计算不同平移距离下的噪声系数，确定噪声系数最小时的平移距离为延拓距离，也即是说，在噪声系数最小时，可以表征对应的平移位置越优且平移距离越短，也即将该平移距离作为延拓距离。

S104：沿平移方向基于延拓距离分别对对比分量信号进行拟合延拓，得到延拓信号，对延拓信号进行去噪和ITD重构，得到去噪信号。

进一步地，本发明的一些实施例中，沿平移方向基于延拓距离分别对对比分量信号进行拟合延拓，得到延拓信号，包括：根据平移方向确定待延拓端点，根据待延拓端点处的斜率和延拓距离分别对对比分量信号进行延拓，得到延拓信号。也即是说，根据斜率和对应的起点进行直线延拓，得到延拓信号。

在本发明的另一些实施例中，拟合延拓的过程可以直接将最优平移距离的平移信号中，超出待测位置的回波信号的部分作为添加信号，添加至待测位置的回波信号中，或者，也可以根据另外其他可能的延拓方式进行延拓，例如对称延拓，对此不做限制。

可以理解的是，延拓部分的可以根据实际情况进行调整，以得到质量更优的延拓信号，而不同方向的平移可以得到对应两端点的延拓情况，也即是说，在水平左右平移时，通过分别进行左平移和右平移得到对应左侧和右侧的添加信号，进而得到最终的延拓信号，则最终的延拓信号的端点为极值点的可能性最大。

进一步地，本发明的一些实施例中，对延拓信号进行去噪和ITD重构，得到去噪信号，包括：基于均值滤波的方式分别对不同层的延拓信号进行滤波去噪，并将滤波去噪后的延拓信号重构作为去噪信号。

本发明实施例中，在得到每层的延拓信号之后，结合多层的延拓信号进行均值滤波并重构，得到去噪信号，其中，均值滤波和ITD重构为本领域所熟知的技术，对此不作进一步的赘述。

举例而言，本发明实施例可以使用阈值法、滤波法等去噪方式对重新分解后的多层的延拓信号进行平滑滤波，选用均值滤波的方式平滑信号，在延拓信号为三层时，滤波尺寸从上往下依次采用L=5、L=11、L=21进行分量平滑，从而得到每一层经平滑滤波后的信号，而后，将平滑滤波之后的延拓信号进行相加，得到去噪后的信号，也即去噪信号，如图2所示，图2为本发明一个实施例所提供的信号重构示意图，对图2中的分量的延拓信号进行均值滤波，而后组合重构得到去噪信号。

本发明针对传统无差别插值、对折、填充的延拓方式进行回拨降噪容易导致端点延拓可靠性不足，进而导致后续信号去噪效果较差的问题，通过根据待测位置和待测位置的邻域位置对应回波信号的相似性，确定多个相似位置，相似位置的确定使得后续在进行延拓距离确定时，能够基于相似位置和待测位置中残差项得到估测噪声集合，进而根据估测噪声集合中数据的分布和对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合，对平移情况进行有效分析，对待测位置的回波信号进行ITD分解得到对比分量信号，确定不同层的对比分量信号对应拟合规则信号，分别对拟合规则信号进行平移得到平移信号，其中，通过拟合规则信号的平移，通过平移的方式调整对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合，并结合了多波束探测点阵相似位置干扰相近的特征对对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合进行验证，也即通过估测噪声集合对对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合进行验证，结合平移距离的大小特征，得到噪声系数，使得噪声系数能够准确表征对应的延拓情况，便于根据噪声系数得到更为准确有效的延拓距离，基于延拓距离分别对对比分量信号进行拟合延拓，得到延拓信号，对延拓信号进行去噪和ITD重构。本发明能够准确确定延拓距离，降低的失真和特征缺失等误差的产生，增强信号去噪的效果。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

Claims (6)

1.一种基于改进ITD的多波束海底地形测量回波降噪方法，其特征在于，所述方法包括：

获取海洋多波束声纳探测器所采集的多波束的回波信号，任选某一位置作为待测位置；根据所述待测位置和所述待测位置的邻域位置对应回波信号中极值点的分布，确定所述待测位置和邻域位置的相关系数，根据所述相关系数从所述邻域位置中确定相似位置；

对所述待测位置的回波信号进行ITD分解，根据分解结果确定待测位置的对比分量信号；确定所述对比分量信号的拟合规则信号，将所述拟合规则信号沿着一定方向进行平移，得到在不同平移距离对应的平移信号；

根据所述待测位置和所述相似位置对应回波信号中极值点的分布，确定所述待测位置的估测噪声集合，根据所述估测噪声集合中数据的分布、所述对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合和平移距离，确定噪声系数，改变平移距离，确定噪声系数最小时的平移距离为延拓距离；

沿平移方向基于所述延拓距离分别对对比分量信号进行拟合延拓，得到延拓信号，对延拓信号进行去噪和ITD重构，得到去噪信号；

所述邻域位置为八邻域位置，所述相关系数的获取过程，包括：

计算所述待测位置的回波信号中所有极值点的均值作为待测均值，计算所述待测位置的回波信号中每次采样的信号值与所述待测均值的差值作为待测噪声值，所述待测噪声值组成待测噪声集合；

计算任一所述邻域位置的回波信号中所有极值点的均值作为邻域均值，将所述邻域位置的回波信号中每次采样的信号值与所述邻域均值的差值作为邻域噪声值，所述邻域噪声值组成邻域噪声集合；

计算所述待测噪声集合和所述邻域噪声集合的皮尔逊相关系数的绝对值作为第一相关因子；

将所述待测噪声集合中所有待测噪声值的信息熵与所述邻域噪声集合中所有邻域噪声值的信息熵的差值绝对值作为信息熵差异；

将所述待测噪声集合中所有待测噪声值的方差与所述邻域噪声集合中所有邻域噪声值的方差的差值绝对值作为波动差异；

根据所述信息熵差异和所述波动差异确定第二相关因子，其中，所述信息熵差异与所述第二相关因子呈负相关关系，所述波动差异与所述第二相关因子呈负相关关系，所述第二相关因子的取值为归一化的数值；

计算所述第一相关因子和所述第二相关因子的乘积作为相关系数；

所述根据所述待测位置和所述相似位置对应回波信号中极值点的分布，确定所述待测位置的估测噪声集合，包括：

将所述待测噪声集合和相似位置所对应邻域噪声集合组合作为估测噪声集合；

所述根据所述估测噪声集合中数据的分布、所述对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合和平移距离，确定噪声系数，对应的计算公式为：

式中，表示噪声系数，M表示估测噪声集合中数据数值的种类，r表示估测噪声集合中数据数值的种类的索引，/>表示估测噪声集合中第r个数据数值的数量，/>表示估测噪声集合中所有数据数值的数量均值，/>表示估测噪声集合中数据数值的数量最大值，/>表示对比分量信号的总层数，n表示对比分量信号的层数的索引，B表示对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合中数据数值的种类，v表示对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合中数据数值的种类的索引，/>表示第n层对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合中第v类数据数值的数量，/>表示第n层对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合中所有种类数据数值的数量均值，/>表示第n层对比分量信号与对应平移信号的差异所得到的数据集合中数据数值的数量最大值，e表示自然常数，D表示平移距离，min（）表示取最小值，/>表示取绝对值。

2.如权利要求1所述的一种基于改进ITD的多波束海底地形测量回波降噪方法，其特征在于，所述根据所述相关系数从所述邻域位置中确定相似位置，包括：

将所述相关系数最大的预设第一数量个邻域位置作为相似位置。

3.如权利要求1所述的一种基于改进ITD的多波束海底地形测量回波降噪方法，其特征在于，所述对所述待测位置的回波信号进行ITD分解，根据分解结果确定待测位置的对比分量信号，包括：

对所述待测位置的回波信号进行ITD分解，将ITD分解得到的前预设第二数量层的分量信号作为对比分量信号。

4.如权利要求1所述的一种基于改进ITD的多波束海底地形测量回波降噪方法，其特征在于，所述确定所述对比分量信号的拟合规则信号，包括：

根据任意一层所述对比分量信号的频率和所有极值的均值，使用正弦函数进行拟合得到对应层对比分量信号的拟合规则信号。

5.如权利要求1所述的一种基于改进ITD的多波束海底地形测量回波降噪方法，其特征在于，所述沿平移方向基于所述延拓距离分别对对比分量信号进行拟合延拓，得到延拓信号，包括：

根据所述平移方向确定待延拓端点，根据所述待延拓端点处的斜率和延拓距离分别对对比分量信号进行延拓，得到延拓信号。

6.如权利要求1所述的一种基于改进ITD的多波束海底地形测量回波降噪方法，其特征在于，所述对延拓信号进行去噪和ITD重构，得到去噪信号，包括：

基于均值滤波的方式分别对不同层的所述延拓信号进行滤波去噪，并将滤波去噪后的延拓信号重构作为去噪信号。