侧扫声纳系统成图中的位移、变形和噪声问题

侧扫声纳声图判读的正确性和准确性对海洋工程的实施和维护中具有非常重要的作用。但诸多影响因素的存在使得声纳声图不能真实反映海底状况。了解这些因素，并在判读过程中尽可能消除其影响，以达到正确和准确判读是非常有意义的。本文将这些影响因素按照作用结果分为位移、变形和噪声3个大类，并对其校正或消除方法进行讨论。     

声纳记录失真分析

从侧扫声纳的工作原理出发，分析了侧扫声纳记录声图产生基本失真的原因，推导出基本失真的数学公式，所得结论对实际作用有重要的指导意义。     

XTF格式侧扫声纳数据格式解析与应用

从侧扫声纳原理出发,深入分析XTF格式侧扫声纳数据文件组织结构与内容,通过软件开发实现对批量XTF格式侧扫声纳数据的自动解码,进而实现批量XTF格式侧扫声纳数据文件自动航迹提取、测线长度、测线走向、测线用时等统计信息计算,在短时间内不使用专门软件即可获取大量XTF格式侧扫声纳数据的基础信息,大大提高了此类数据的判读效率。     

侧扫声纳图像中央区的自动确定和重建

侧扫声纳是海洋测绘领域的常用设备,为解决侧扫声纳波束模式带来的声纳图像中央区域质量较差的问题,提出了侧扫声纳图像中央区的自动确定和重建方法。首先根据侧扫声纳测量原理,基于波束模式,自动确定侧扫声纳图像的中央区域;然后根据图像强度梯度和像素可靠信息,计算图像重建区域的优先级;最后根据优先级顺序,采用基于样例的方法对中央区进行重建,提高侧扫声纳图像质量。研究表明,重建后的侧扫声纳图像无论是在主观视觉还是客观评价指标方面,都取得了满意的结果。采用本文所提方法得到的重建图像,能够清晰地反映海底特征,具有很好的应用价值。     

温跃层对侧扫声纳测量声图的影响

本文通过对实测数据的理论计算,分析了海水温跃层对侧扫声纳测量声图的影响,同时阐述了实测水温数据的预处理对侧扫声纳测量的重要性。     

海底测量的相干声纳系统

一、相干声纳系统的特点 人们对回声测深仪、侧扫声纳、多波束测深仪都比较熟悉了,近年来又出现一种可对海底地貌高密度、高精度测量的相干声纳系统。什么是相干声纳(interferometric seabed inspectric sonar)呢?它是一种利用多声板接收回波的振幅、时间和相位差来对海底各点准确定位,并快速采集和处理大量的数据的系统。相干声纳(缩写ISIS)集水深探测技术和成像技术于一体,不仅可以测量水深,而且可以同时给出海底三维立体图、等深图、侧扫声图。     

侧扫声纳和多波束测深系统在海洋调查中的综合应用

介绍了利用多波束进行全覆盖水深测量和利用侧扫声纳进行海底、水体目标的探测技术。综合利用多波束水深数据和侧扫声纳声图，可有效增强不同观测数据的互补性和提高工程质量。     

水深测量与海底面状况声探测技术的进展

水探测量与海底面状况探测是海洋调查中最基础性项目之一,声学技术为此提供了有效的手段。近二三十年来回声测深与海底面状况声探测技术有了革命性的发展,新方法新设备不断出现。单波束测深仪与传统侧扫声纳技术在精度、分辨率与海底声学图象质量上有了大幅度提高。多波束测深系统和测深/海底成象一体化侧扫声纳系统的开发,使海底条带状探测填图成为现实。合成孔径声纳等技术在理论研究与应用开发有了较大提高。本文在对各项技术发展历史进行简要回顾的基础上,分析国内外发展现状,较全面反映新的进展,并对未来进一步发展作展望。     

基于分形维的底质分类

概述了目前主要的基于侧扫声纳图像的海底分类方法,重点介绍了分形维在侧扫声图海底分类中的应用及图像分形维的几种估计方法,包括Peleg法、微分盒计数、移位微分盒计数和标准差盒计数法,并给出利用上述方法获得的三种典型底质侧扫声图的分形维计算结果。     

侧扫声纳探测的若干问题

根据侧扫声纳换能器的波柬分布特点,论述侧扫声纳拖鱼离海底高度与扫描范围之间的关系,从而掌握了一个简单易行的计算公式;高频与中频侧扫声纳的波束分布特征不同,导致横向分辨率的差异。文中还介绍精确确定拖鱼位置的方法和根据阴影计算海底物体高度的方法。     

小波函数对侧扫声纳图像滤波效果的影响分析

侧扫声纳技术应用日益广泛，已成为海洋测量的重要工具，而去除噪声处理是对侧扫声纳图像进行正确判读的前提。利用小波函数滤波处理的方法，分别采用Haar、Daubechies、Coiflets、Symlets、Discrete Meyer、Biorthogonal、Reverse Biorthogonal等小波函数与中值滤波函数对侧扫声纳图像进行处理，并以平滑指数和边缘保持指数为评价指标，对滤波效果进行定量比较。试验表明，小波函数可以有效地平滑声纳图像，并能保持其较好的边缘效果。     

二维小波变换在侧扫声图目标检测中的应用

针对侧扫声纳图像目标边缘检测困难的问题,利用二维离散小波变换对侧扫声纳(SSS)声图进行多分辨率分析,对大尺度分解的小波系数进行非极大值抑制,并重构小尺度上的低频分量。联合各尺度上的低频分量,构建SSS声图像素点处特征向量,构成其特征空间,对特征空间进行主成分分析,压缩其维数,并对压缩后的特征向量进行K-均值聚类分析,提取类间边缘线。利用含有沉船的SSS声图,并在其均质区域内加入目标与声影进行验证实验。该方法在实验中边缘检测准确率为0.90,表明该方法的有效性。     

障碍物探测方法探讨

介绍了侧扫声纳、多波束测深系统、磁力仪的工作原理,提出了障碍物探测的相关技术要求。实例分析了综合利用侧扫声纳、多波束进行沉船探测的方法,结合侧扫声图和多波束水深探明障碍物的精确位置,测得最浅点水深,全面获得障碍物信息,大大提高了探测质量。对铁磁性小目标探测能力进行评估,并用实例加以分析和佐证。     

海底管道检测中侧扫声纳声波掠射角的优化设计

针对利用侧扫声纳检测海底管道时因其检测声影图像模糊而导致管道悬空高度检测误差过大的问题,提出了侧扫声纳声波掠射角优化设计的思路及方法。阐述了利用侧扫声纳对海底管道进行检测的工作原理,并利用海底管道和海底底质反向散射强度的计算公式探讨了声波在海底的反向散射强度、侧扫声纳声影图像的质量以及声波掠射角的取值这三者之间的关系对海底管道悬空高度h计算精度的影响,从理论上确定声波掠射角最佳取值范围的存在。通过工程实例的现场检测与比对试验,获得了在本试验所处海域环境中利用侧扫声纳检测海底管道时声波掠射角的最佳取值范围,对于类似的海底管道检测工程具有一定的指导意义。     

侧扫声纳和多波束测深系统组合探测海底目标

介绍了侧扫声纳和多波束测深系统的特点,通过实例说明了侧扫声纳和多波束测深系统在海洋目标探测中的综合应用。综合利用多波束测深系统测量数据和侧扫声纳声像图,可有效增强不同观测数据的互补性,提高工程质量。     

侧扫声纳图像增强技术

随着海洋探测技术的飞速发展,侧扫声纳的图像质量和定位精度迅速提高,其应用日益广泛和深入。在声纳图像判读分析时,常常需要进行辐射改正和均衡增强。根据海底地貌声纳图像的特点,归纳了几种有效、适用的图像增强方法,并建立了声纳图像分析软件。     

实孔径成像声纳在海底油气管线探测中的应用

利用成像声纳对油气管线进行探测,是重要的声学测量技术手段之一。侧扫声纳和环扫声纳是两种典型的实孔径成像声纳,介绍了这两种声纳的成像特点,分别从搭载平台、扫测特点、参数显示和声图特征等4个方面进行了比较,结合工程实例给出了两种声纳对海底油气管线探测的应用效果,分析比较了二者的优缺点。所得结论对于了解和掌握侧扫声纳和环扫声纳设备性能,进行海底油气管线检测和状态评估具有重要的工程实用意义。     

侧扫声纳系统在海底管道检测中应用研究

使用侧扫声纳系统可对海底管道的平面位置、裸露的高度、悬跨程度等在位状态进行检测.对于平坦海底面上的管道,依据声纳记录上管道声影区与管道影像的尺寸和相互接触关系,能够计算出管道的裸露或悬跨高度.对于位于管道沟中的海底管道,在一定条件下侧扫声纳仍能检测到管道的在位状态.通过工程实例分析,侧扫声纳能够用于管道检测,提高管道工程的安全性.     

侧扫声纳探测技术的研究现状及发展

侧扫声纳是海洋地形地貌测量的必备仪器之一。主要介绍了侧扫声纳探测技术的研究现状,重点阐述了其最新研究进展,给出了侧扫声纳技术未来的发展趋势。针对国内外实际应用需求,提出了几点建议,以期为我国侧扫声纳技术相关研究提供参考。     

侧扫声纳在护底工程软体排检测中的应用

介绍了Edge Tech 4100-P型侧扫声纳系统的技术指标和工作原理。根据水下潜堤护底工程软体排的铺排特点,侧扫声纳系统可以高效地探测出海底面以上相邻的软体排结构物的拼接和叠加情况,同时还可以根据侧扫声纳图像判断软体排有无破损及破损后填充物流失情况,评估水下潜堤护底工程的安全系数。通过实例说明了侧扫声纳在软体排检测的外业工作流程,以及内业图像识别与分析,探讨侧扫声纳系统在水下水工结构物探测的应用前景。