侧扫声纳图像地理编码技术研究

在深入研究侧扫声纳图像地理编码理论的基础上，针对Q—MIPS格式的原始侧扫声纳图像进行了地理编码处理实验，并分析了重采样图像出现裂缝的原因，进而提出了一种较好的解决方法，最后给出了部分实验结果。     

侧扫声纳数据库管理设计

海底地貌声纳图像作为新的遥感影像数据源，其数据管理问题日益突出。针对声纳图像的特点，分析研究了声纳图像的管理方法，并实现声纳图像数据库管理的功能。     

侧扫声纳图像变形现象与实例分析

依据侧扫声纳成像原理，研究了由于声速变化、声波束倾斜和海底坡度改变等因素所致的声图像变形现象。结合飞机残骸、港池地形等典型声图像，分析了变形原因与判释方法。     

高分辨率测深侧扫声纳

文中介绍了由中国科学院声学研究所和美国亚迪技术开发（上海）有限公司联合设计和制造的高分辨率测深侧扫声纳,它能够同时获得高分辨率的海底地形和地貌。该声纳由电子分机和分别安装在载体左右两侧的两条声纳阵组成,最大工作水深6000m。声纳阵由一条发射线阵和10条间距为λ／2的接收线阵组成,λ为声波波长,其中8条线阵接收声信号,两边的两条为哑元。声纳的多子阵海底自动检测-子空间拟合信号处理方法能克服水声信道多途和复杂海底的影响,正确检测到海底的直达回波。2003年11月和2004年7月,声纳在中国浙江千岛湖进行两次长时间的湖试,获得了高分辨率湖底等深线图和地貌图,正确检测出湖底边长为0．5m立方体目标的高度。     

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。     

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。     

侧扫声纳数据的格式转换及应用

通过读取Qmips和XTF两种声纳数据格式，将其转换成通用的图像格式，用于图像的显示、分析和处理。介绍了声纳数据格式转换为Tiff及GeoTiff的方法，以及与数据格式相关的地理信息内容的获取，转换后的图像因其格式的头信息不同而显示结果不同。     

顾及海底纹理信息熵的侧扫图像修复方法

针对侧扫声纳图像由于成像机理、测量及数据处理方法造成的图像异常和缺失问题,提出了一种基于图像灰度熵的纹理修复方法。首先开展了异常区探测方法研究,提出了联合拖鱼高度和图像灰度梯度的纹理异常区探测方法和基于图像分块比较的缺失区检测方法;然后提出了一种联合图像灰度熵最优权计算和样本相似块搜寻的图像异常区修复方法。实验表明,该方法可以有效地恢复缺失和失真区的纹理,保证了修复区海底地貌纹理结构的合理性,改善了侧扫声纳图像质量。     

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。     

侧扫声纳系统姿态参数平滑方法研究

针对侧扫声纳系统姿态参数采样率低于声纳Ping值采样率的问题,采用窗口移动多项式最小二乘平滑方法（Savitzky—Golay平滑法）,对阶梯状姿态数据进行平滑。结果证明了该法的可行性。在选取窗口宽度和多项式阶数时,通过实测数据比较表明,采用窗口为11的二阶多项式平滑后结果与原数据符合程度高。     

Side scan sonar image segmentation based on neutrosophic set and quantum-behaved particle swarm optimization algorithm

To fulfill side scan sonar (SSS) image segmentation accurately and efficiently, a novel segmentation algorithm based on neutrosophic set (NS) and quantum-behaved particle swarm optimization (QPSO) is proposed in this paper. Firstly, the neutrosophic subset images are obtained by transforming the input image into the NS domain. Then, a co-occurrence matrix is accurately constructed based on these subset images, and the entropy of the gray level image is described to serve as the fitness function of the QPSO algorithm. Moreover, the optimal two-dimensional segmentation threshold vector is quickly obtained by QPSO. Finally, the contours of the interested target are segmented with the threshold vector and extracted by the mathematic morphology operation. To further improve the segmentation efficiency, the single threshold segmentation, an alternative algorithm, is recommended for the shadow segmentation by considering the gray level characteristics of the shadow. The accuracy and efficiency of the proposed algorithm are assessed with experiments of SSS image segmentation.     

基于分形纹理特征的侧扫声呐图像沉船识别方法研究

为提高侧扫声呐图像中沉船等目标信息的识别精度和识别效率,根据盒维数、毯维数与多重分形谱的侧扫声呐图像纹理特征提取算法,构建了基于分形纹理特征的Adaboost级联分类器沉船目标识别流程。结合实测侧扫声呐图像数据进行水下沉船识别实验,并与灰度共生矩阵和Tamura纹理特征的识别结果进行对比。研究表明,基于分形纹理特征的识别方法综合考虑了图像全局与局部纹理特征,且不依赖人工选取阈值参数与特征向量,可有效提高目标识别精度和识别效率。     

基于MRF场的侧扫声呐图像分割方法

为了利用侧扫声呐进行水下目标自动探测和识别,首先必须将声呐图像分为目标高亮区、海底混响区和目标阴影区.由于声呐图像有强背景噪声,传统的图像分割方法显得无能为力,故采用基于MRF场的图像分割方法来准确地分割.根据侧扫声呐目标的成像特点,建立了分割的约束条件;利用阴影与目标的灰度均值比很小这一特点进行初始分割,然后根据分割后目标与阴影的宽度差来剔除虚假目标,由初始分割的结果求得MRF模型初始参数,再采用迭代条件估计得到最终的模型参数和准确的分割结果.由于考虑了相邻像素间的依赖关系,具有抗噪性强、分割效果好的优点,从理论上说是合理的.实测数据分析也证明了这种算法的优越性.     

A comparison of inter-frame feature measures for robust objectclassification in sector scan sonar image sequences

This paper presents an investigation of the robustness of an inter-frame feature measure classifier for underwater sector scan sonar image sequences. In the initial stages the images are of either divers or remotely operated vehicles (ROV's). The inter-frame feature measures are derived from sequences of sonar scans to characterize the behavior of the objects over time. The classifier has been shown to produce error rates of 0%-2% using real nonnoisy images. The investigation looks at the robustness of the classifier with increased noise conditions and changes in the filtering of the images. It also identifies a set of features that are less susceptible to increased noise conditions and changes in the image filters. These features are the mean variance, and the variance of the rate of change in time of the intra-frame feature measures area, perimeter, compactness, maximum dimension and the first and second invariant moments of the objects. It is shown how the performance of the classifier can be improved. Success rates of up to 100% were obtained for a classifier trained under normal noise conditions, signal-to-noise ratio (SNR) around 9.5 dB, and a noisy test sequence of SNR 7.6 dB     

海底小目标声呐图像一维最大熵分割的改进方法

作为海洋高新技术,水声技术日益成为海洋水下探测的主要手段,而且有时是惟一的手段(比如对浑水或对远距离的情况).海底物体搜索、海底救捞、海底探宝、海底“黑烟囱”探测、海底施工以及海洋军事活动(如探测水雷)等多方面都涉及海底小目标(这里的“目标”泛指物体,包括各种人工制造物和自然形成物)探测.对海底小目标探测是一个困难而有意义的课题.高分辨成像声呐在海底小目标探测方面具有良好的应用前景.将高分辨成像声呐应用于海底小目标探测,图像处理是关键.图像分割是图像处理中的主要问题,也是机器视觉领域低层视觉中的主要问题,同时它又是一个经典难题.     

基于LOG算子的侧扫声呐海底线检测

针对侧扫声呐数据采集的特点,提出了一种基于图像边缘检测技术中LOG算子的海底线检测新方法,用于准确检测海底线从而对侧扫声呐资料进行斜距改正。通过实验数据处理,表明该方法较传统方法具有明显的优势。     

一种联合单波束测深的侧扫声呐海底线提取方法

论述了侧扫声呐的成像原理,针对目前常用侧扫声呐系统数据采集的相关特性,结合实际工程应用,提出了一种联合单波束测深的侧扫声呐海底线提取新方法,以便在数据后处理时进行快速准确地斜距改正。利用实测数据验证了该方法的有效性,并与成熟商用软件的提取结果和阈值法提取结果进行对比分析,结果表明该方法具有一定的可行性和优势。     

A method for synthesizing 3D images of the ocean bottom from interferometric side scan sonar

A method for synthesizing 3D images of scanned objects based on the output data of bathymetric and amplitude channels obtained from intereferometric side scan sonar is discussed.     

多波束声呐图像条带中央和边缘残差处理方法

多波束声呐图像是进行海底底质分类的主要数据源之一,由于受海洋噪声、声波散射和混响、仪器设备等因素影响,其经各项常规改正后仍存在明显残差,突出表现在中央波束区和条带重叠区,难以形成高质量的声呐图像。文中分析了多波束声呐图像残差的成因及影响,提出了一种基于多条带最小二乘拟合的多波束声呐图像残差处理方法。首先,得到相邻声脉冲(ping)信号中央区域、重叠区域以及整体趋势的拟合函数;然后,通过拟合函数计算得到中央和重叠区域的残差改正系数;最后,通过改正系数进行残差改正。实验分析表明,该方法在保留原始细节的基础上,有效削弱了残差对声呐图像的影响,对多波束声呐图像处理具有参考和应用价值。     

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.