基于共视目标的侧扫声纳条带图像拼接方法研究

针对侧扫声纳受海洋复杂环境影响大的特点,本文提出了一种基于相邻条带共视目标的方法,并结合声纳原始记录文件中航向、姿态等信息,对侧扫声纳位置及航向等进行修正,实现了相邻条带拼接,对拼接后的图像分别采用加权平均和小波变换的方法进行融合处理,并使用信息熵对图像质量进行了评价.试验验证了该方法的有效性和可行性.     

采用加速稳健特征对侧扫声呐图像进行分块弹性镶嵌

拖曳式侧扫声呐图像沿航迹方向存在类型和大小不断变化的局部畸变,造成条带图像镶嵌时共视目标扭曲和错位。为了实现公共区域融合后目标的保形性,提出了一种基于加速稳健特征（speeded-up robust features,SURF）的分块弹性镶嵌方法。该方法通过对相邻条带重叠区域自动分块提取特征、整体刚性变换、局部薄板样条弹性变换等处理,既可消除相邻条带图像间的系统性位置和航向偏差,又能消弱各处随机性局部畸变,从而实现共视目标的特征级保形镶嵌。实验结果表明,特征点对整体配准精度达到2个像素,验证了该方法的有效性。     

一种针对侧扫声纳图像的数字镶嵌技术方法

以南海某海域实测侧扫声纳数据为例,研究侧扫声纳图像的数字镶嵌技术方法,对关键步骤进行详细的阐述。通过对原始侧扫声纳数据进行导航数据校正、海底线跟踪、斜距改正、TVG校正、船速校正、地理编码与重采样、拼接与镶嵌等处理,生成大区域、大范围、高分辨率、无缝拼接的侧扫声纳图像。实验结果证明声纳图像数字镶嵌技术的有效性,并取得理想的效果。     

运用三维声纳图像的水底全景拼接与绘制

针对海量声纳图像多帧配准引起的误差累积问题,该文提出了一种基于三维声纳图像的水底全景拼接与绘制方法。首先通过相邻两帧图像最近邻点迭代,并结合GPS、姿态仪信息和X84控制点剔除方法,减少非重叠区域控制点对的存在以提高配准精度,实现相邻帧图像精确配准。然后采用四元组参数对所有精确配准矩阵进行拟牛顿最优化处理,获取所有声纳帧之间最佳配准关系,减少多帧配准引起的累积误差,实现三维图像高精度全局配准。湖试与海试实验结果表明,该方法有效地减少了海量声纳图像多帧配准引起的累积误差,实现了三维声纳图像水底全景高精度拼接与绘制,达到了预期目标。     

基于GLCM的侧扫声纳影像纹理数据库设计

根据侧扫声纳影像的特征,提出了基于灰度共生矩阵(gray level co-occurrence matrix,GLCM)纹理分析的声纳影像纹理提取方法,对不同的纹理特征参数进行量化分析,生成侧扫声纳纹理图像,并建立侧扫声纳图像纹理数据库,实验结果验证了该算法的有效性和可行性。     

基于SURF的声纳图像配准与融合方法研究

针对侧扫声纳图像分辨率高测深精度低而多波束声纳图像分辨率低测深精度高的特点,提出了一种基于SUFR的声纳图像自动配准与融合方法。该算法检测同一区域内侧扫声纳图像和多波束图像的特征点,通过最近邻匹配获得匹配点后,计算图像间的变换矩阵,利用空间变换完成配准,采用加权融合法实现两者的融合。实验结果表明该算法具有很好的鲁棒性,配准精度达到像素级,可实现两者的高精度自动配准与融合,取得了理想的效果。     

基于轮廓的侧扫声呐图像配准

针对侧扫声呐图像存在局部畸变，导致共视目标不一致的问题，本文提出了一种基于轮廓的侧扫声呐图像配准方法。首先提取图像中目标轮廓并计算每个轮廓点的环境上下文描述，以环境上下文的χ²检验统计量作为代价函数；然后通过使得所有匹配点对的代价和最小，获得轮廓点的对应关系；最后使用正则化的薄板样条函数对图像变换关系求解，建立轮廓内部像素的对应关系。试验结果表明，本文方法能够较好地保证共视目标的一致性，具有一定的借鉴价值。     

侧扫声呐图像海底线自动提取方法研究

针对现有方法在侧扫声呐水柱区图像受发射脉冲、海面回波、尾流及大面积悬浮物等干扰情况下海底线无法自动准确检测和提取,造成斜距改正后目标图像严重畸变和错位等问题,基于侧扫声呐成像机理以及图像特点,提出了海底线最后峰值检测法和基于海底变化渐进性和海底线对称性的海底线修复方法。结合Kalman滤波以及上述方法的特点和适用对象,提出了一种海底线自适应综合检测和提取的方法,并给出了完整的数据处理流程。该方法应用于烟台水域,消除了海况差、悬浮物遮挡等问题的影响,实现了复杂海洋噪声影响下海底线的自动跟踪。与外部测深数据比较,取得了均方根为±0.17 m的跟踪精度。     

侧扫声呐图像分割的中性集合与量子粒子群算法

针对现有的侧扫声呐图像分割方法存在分割准确率不高和效率偏低的问题,提出了一种基于中性集合和量子粒子群算法的侧扫声呐图像阈值分割方法。通过基于中性集合计算图像灰度共生矩阵,实现了侧扫声呐图像精细纹理的表达,提高了分割精度;基于二维最大熵理论,采用量子粒子群算法计算二维最优分割阈值向量,实现了分割阈值向量的快速准确获取,提高了分割效率和精度。最终实现了高噪声侧扫声呐图像目标的准确、高效分割。通过对含有不同目标的侧扫声呐图像的分割试验,验证了该算法的有效性。     

侧扫声呐条带数据处理及其无缝成图

受测量机理的制约,侧扫声呐拖鱼位置及姿态难以准确获得,这也使得侧扫声呐图像长期用于定性分析,而忽略了其精处理工作。本文针对瀑布图像存在的各种畸变、使用不直观等问题,从侧扫声呐成图机理出发,对侧扫声呐条带数据处理方法开展了系统研究,形成了一套集海底追踪、斜距改正、拖鱼归位计算、地理编码、缝隙填补等技术为一体的综合方法,最终形成了一幅消除了各种畸变、灰度均衡、目标轮廓清晰、具有直观坐标信息的高质量无缝侧扫声呐地貌图像。     

侧扫声纳图像几何纠正技术研究

侧扫声纳系统是现代海洋测绘与制图的重要工作，通过对原始声纲图像进行严格的几何纠正，使其具有精确的地理编码参考特性，从而扩展声纳图像的应用领域，无疑具有重要意义。本文在分析侧扫声纳系统及原始声纳图像成像特性的基础上，针对声纳图像的几何纠正问题，建立了一个实用的几何纠正模型，并通过实验验证了模型的正确性。     

基于SVM算法和GLCM的侧扫声纳影像分类研究

根据侧扫声纳影像的特征,提出一种基于SVM和GLCM的侧扫声纳影像分类方法,利用灰度共生矩阵提取其纹理特征,采用主成分分析法对纹理特征进行筛选,选择适合侧扫声纳影像的最佳纹理特征,结合侧扫声纳影像的回波强度,应用支持向量机对侧扫声纳影像进行分类。研究结果表明,纹理特征结合回波强度的支持向量机分类精度高于只依靠回波强度的支持向量机分类精度。     

基于C#的侧扫声纳数据管理及可视化软件设计与实现

深入分析目前侧扫声纳数据管理及可视化存在的突出问题,针对天然气水合物资源勘查及海洋地质调查中侧扫声纳数据的特点,基于C#语言实现了侧扫声纳数据管理及可视化软件的开发,并通过实测数据对软件进行验证,实验结果表明,该软件能够满足海量级别的侧扫声纳数据处理、管理及可视化的需求,为科学高效地管理及展示侧扫声纳数据提供了基础。     

一种侧扫声呐图像去噪及均衡化综合处理方法

侧扫声呐在测量过程中易受其他作业船只及作业船速、尾流、增益参数设置等因素的综合影响,导致其图像存在多种噪声干扰及辐射畸变问题,传统方法难以有效滤除,严重影响海底地物和目标的判读。本文根据侧扫声呐图像的特点,提出了一种新颖的去噪及均衡化综合处理方法。与传统方法相比,综合法处理后图像熵值减小,峰值信噪比增大,且目标形状得到了有效保持,实现了侧扫声呐图像的高质量获取。     

基于 XTF 格式的侧扫声纳数据解码及可视化

从侧扫声纳原理出发,深入研究XTF格式的侧扫声纳数据结构,对其进行自动解码,提取各种统计参数及声纳回波强度信息,编程自动生成侧扫声纳瀑布图,实现侧扫声纳数据可视化。以南海某海域实测XTF格式侧扫声纳数据为例,进行解码和可视化,实验结果表明形成的侧扫声纳图像完全满足海洋地质调查需求,对识别海底微地形地貌提供精确可靠的依据。     

一种基于网格的数码相机数字化图像纠正拼接算法

随着数码相机的不断普及和数字化图书馆建设步伐的加快,利用数码相机对文档文件进行数字化成为一种趋势,但采用数码相机进行数字化时,由数码相机的镜头造成的几何畸变给数字化后的图像拼接带来一定的困难。为了纠正这种几何畸变,提高数码相机数字化的质量,本文提出一种基于网格的图像纠正拼接算法。该算法首先通过计算每个网格的变形参数来纠正图像的几何畸变,再逐个网格来进行图像拼接。试验表明,该算法能对数码相机数字化的文档类图像进行批量的纠正拼接,并且计算速度快,精度高,拼接效果好等优点,为文档类文件用数码相机进行数字化提供了一定的技术支持。     

多波束与侧扫声呐图像的迭代自适应配准方法EI北大核心CSCD

针对目前多波束与侧扫声呐图像配准方法未顾及图像形变细节信息及二者尺度差异,存在局部纹理失真的问题,本文提出了结合小波变换、仿射变换和Demons配准算法的迭代自适应配准方法。利用小波变换提取侧扫声呐图像低频信息并重构图像,先后采用仿射变换和Demons算法将重构图像与多波束图像进行迭代自适应配准,获取配准变换模型,利用该模型对侧扫声呐原图像进行整体配准变换,获得多波束图像地理坐标约束的侧扫声呐图像。实例验证结果表明:该方法能有效实现多波束与侧扫声呐图像配准,获得位置准确且纹理丰富的融合声呐图像。     

侧扫声图镶嵌技术分析

以山东荣成近海实测侧扫声纳数据为例,利用CODA镶嵌软件制作了该区侧扫声纳数据镶嵌图,对声图增强处理、海底追踪精度分析、声图重叠区处理三个关键点做了详细分析,发现声图增强处理可有效均衡声图灰度,提高镶嵌声图分辨率;海底追踪精度越高侧扫声图左右通道的拼合度越高,镶嵌声图连续性越好;声图重叠区处理可有效减小拼接痕迹提高镶嵌声图的质量。通过对侧扫镶嵌声图制作效果的分析,发现侧扫声图镶嵌技术可提高海底目标物的分辨率及连续性,是区域性海底地貌研究的有效方法之一。     

联合NSCT与多重分形的高噪声侧扫声呐图像分割

针对现有分割算法对高噪声侧扫声呐图像分割准确率低的问题,提出了一种综合利用NSCT(non-subsampled contourlet transform)分解图像、局部标准差和均值组合增强图像和多重分形判断图像奇异性的侧扫声呐图像分割方法。首先,借助NSCT分解图像,获得滤除高频噪声且保留轮廓信息的低频图像和一系列高频方向子带图像。然后,基于侧扫声呐图像中目标及其阴影伴随出现的特点,计算低频图像的局部标准差与均值的组合特征,获得分别突显目标及其阴影的特征图,使用多重分形分割方法分割特征图,获得低频图像分割结果;利用图像差分和非极大值抑制方法分割高频方向子带图像,获得高频分割结果;融合高低频分割结果获得目标及其阴影的精细边缘。最后通过试验验证了本文方法的有效性。     

基于数据融合的侧扫声纳图像预处理

论述了基于数据融合的侧扫声纳图像处理的特殊过程。根据现代侧扫声纳系统的特点，提出了利用声线跟踪法进行斜距改正，同时对目标阴影区进行了处理；对文献[1]的灰度不均衡的改正算法进行了改进。利用小波变换检测出灰度突变区，根据剔除突变区后计算的灰度改正系数进行航向上的灰度改正，并用模拟数据和实际数据进行了验证；鉴于波束展宽效应对远场目标造成的拖尾效应，论述了对拖尾效应使用的去卷积的改正算法。