多波束声呐水体影像沉船自动提取方法

为解决人工浏览水体数据耗时且无法保证结果可重复性的问题,提高数据的利用率和定量分析能力,通过分析水体数据的成像机理,提出一种基于单帧水体影像自动提取沉船目标的算法,利用噪声抑制、数学形态学方法检测目标边缘,根据海底统计特性识别海底,再结合深度特性实现海底与沉船目标分离。使用实测数据验证了沉船自动提取算法,且抗噪性较强。通过水体影像提取的目标信息能够弥补水深点目标模型分辨率不足的缺点,为后续目标三维精细建模奠定基础。     

基于序列轮廓线的多波束水体影像目标三维重建

利用多波束声呐水体成像探测水下目标具有范围广、效率高的优势,水体数据通常采用二维成图方式对目标进行探测、评估,难以认识三维目标的全貌,容易遗漏细节。本文提出一种基于序列轮廓线的水体目标三维重建方法,首先逐Ping对水体目标点云进行精细分割并提取轮廓线,针对相邻轮廓线数量不一致的问题,将轮廓线拆分使其一一对应,然后通过轮廓中心平移与划分空间格网的方法在轮廓线间填充面片。使用水下沉船实测数据检验算法有效性。结果分析表明,本文算法能够有效地减少面片的连接错误、降低面片冗余,同时避免带来孔洞现象,算法稳健,对多波束水体目标探测具有参考价值。     

一种多波束测深声线跟踪自适应分层方法

为解决声线跟踪精度与计算量之间的矛盾,在常梯度分层声线跟踪法的基础上,提出了一种适用于多波束测深的声线跟踪自适应分层方法,即利用Douglas-Peucker算法对原始声速剖面数据进行筛选分层。给出了不同阈值的分层结果,并对等间隔分层与自适应分层的声线跟踪结果进行了比较。实验结果表明,自适应分层法能够顾及到声速结构变化规律,有效提取声速变化节点,克服了人工选点的不足;在相同计算量情况下,自适应分层法声线跟踪精度要优于传统的等间隔分层法。本方法能够有效解决声线跟踪精度与计算量之间的矛盾,具有良好的工程应用价值。     

多波束水体数据中旁瓣干扰处理方法研究

多波束水体数据是水下物体后向散射强度数据,也是国内外的研究热点之一。本文系统的分析了旁瓣干扰对水体数据的影响,发现接收旁瓣干扰是影响多波束水体数据质量的关键因素。基于平坦海底情况下旁瓣干扰具有相同分布规律的特性,提出了一种适用于平坦海底的多波束水体数据处理方法。该方法在保留最小倾斜距离(Minimum Slant Range,MSR)内水体数据的基础上,可有效剔除MSR以外接收旁瓣干扰。通过模拟水体数据处理验证以及实测水体数据处理分析,发现该方法提高了水体数据中目标的识别能力。     

一种Kongsberg EM多波束后向散射强度波束指向性残余改正方法

Kongsberg EM多波束声呐的波束指向性与出厂标定存在偏差,导致后向散射强度呈现与扇区耦合的辐射畸变,针对这个问题提出了一种基于波束指向性模型的多扇区指向性残余改正方法。该方法首先在分析波束收发过程的基础上,构建EM声呐多扇区指向性辐射模型;然后选取特定测线,采用经验性声学模型估计后向散射强度-角度曲线,分离各扇区指向性残余信号;最后对回波强度进行指向性残余改正,得到与采集扇区无关的后向散射强度。实例计算结果表明：该方法能有效降低多扇区指向性残余对后向散射强度测量的干扰,提高EM系列多波束声呐在海底底质分析中的使用价值。     

用于海底目标识别与底质分类的多波束水体波形预处理

多波束水体数据是多波束系统获取的最原始数据,记录了波束从发射到接收整个过程全部的反向散射强度信息,可以为目标识别、水下栖息环境探测等提供重要的数据支撑.目前,针对多波束水体强度时间序列所表现的波形信息的处理及研究仍处于起步阶段,另外水体波形数据易受噪声影响,且存在明显的入射角效应问题,对此,本文提出了一种基于分区异构的...     

一种高效的多波束全覆盖测量工作量估算方法

利用Surfer软件强大的土方量计算功能,及其Scripter模块的编程功能,结合大洋水深图(GEBCO)的水深数据,实现了全自动估算多波束全覆盖测量野外工作量的方法,旨在为相关测量单位进行工作量估算时提供参考与帮助。最后通过对多个工区的历史测量数据进行验证,采用本方法获得的工作量与实际工作量的平均误差为4%左右,取得了满意的效果。     

多波束测深系统海底目标探测能力评估方法

为了有效衡量多波束测深系统的目标探测性能,提高舰船水下目标搜寻、援潜救生和打捞能力等,对当前多波束测深系统目标探测问题进行分析,推导了多波束测深系统目标探测分辨率估计模型。以SONIC 2024型多波束测深系统为例,分析了不同水深下在多波束测深系统垂直航迹方向、沿航迹方向分辨率的变化规律及量级大小,对覆盖宽带和航速等参数指标设置提出了合理建议,为多波束测深系统目标探测能力的准确评估提供依据,具有一定参考价值。     

多波束测深边缘波束误差的综合校正

边缘波束误差是影响多波束测深数据精度的主要因素,数据精度影响其可信度和使用范围,也是进行相关研究的基础.多波束勘测系统声呐参数的精确校正、勘测区声场模型的建立以及实时勘测海洋噪声的合理剔除是影响边缘波束数据质量的关键因素,严重时甚至导致勘测数据出现沿测线方向的条带状假地形或地形位置偏移.上述因素对多波束勘测数据的影响是一个综合作用的过程,靠单一的校正或编辑方法很难提高采集数据的精度.以多波束勘测原理和声学理论为指导,以多波束实测数据为研究基础和分析对象,运用GIS面向对象方法,全面分析造成多波束勘测大误差边缘波束的原因,并探寻改善已勘测多波束大误差数据、提高数据精度的综合处理方法,最终以可视化的方式实现人机交互处理.该项研究成果已初步应用于海洋项目总图编绘工作,并取得了预期效果.     

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。     

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。     

多波束回声测深系统测量数据的分离提取方法

通过对Em系列多波束测深系统原始数据结构分析,提出了从原始测量数据中提取各种测量数据的技术方法,并编程实现了该方法。该技术方法对多波束测量数据的分析处理有重要的意义。     

基于侧扫声纳图像海底目标物提取方法

分析了侧扫声纳数据成像原理,利用凹凸目标成像与阴影的关系,依次采用二值化处理、中值滤波处理、开启与闭合操作、Canny边缘提取等多种图像处理的手段,实现了海底目标物的提取与定位,并通过实验验证了本方法的可行性。     

一种多波束换能器水平旋转控制系统的设计

在多波束换能器一系列指标检测中,需要控制多波束换能器在不同方向进行声波的发射与接收。介绍了一种以单片机为控制核心、以伺服电机为执行机构的多波束换能器水平旋转控制系统。经过实际运行,该系统实现了对多波束换能器在水平面内旋转角度、速度的良好控制和显示,并利用该系统对多波束测深仪进行了声学指标检测。     

一种优化多通道声波束形成的方法

因基阵各通道不均衡,使得水声接收系统波束形成时,目标检测、方位估计等性能经常达不到预期。分析了各通道信噪比、辐值、相位影响波束信噪比的机理,提出了一种减小基阵各通道不均衡的方法,并利用实测数据进行了仿真。仿真结果表明：该方法可有效地提高水声接收系统的目标检测、方位估计等性能。     

浅水多波束测深仪高分辨率波束形成方法研究

常规波束形成技术以其稳健性好、计算量低等特点得到广泛应用,但其空间分辨率受阵元个数限制,不能突破瑞利限。因此,常规波束形成技术应用于高精度浅水多波束测深仪时,存在空间分辨率不足和旁瓣干扰等问题。对比研究了最小方差无失真(MVDR)及多重信号分类(MUSIC)波束形成在浅水多波束测深仪中的应用,给出了浅水多波束测深仪的常规波束形成、MVDR和MUSIC处理方法,并结合能量法和相位法两种底检测测深算法,处理了iBeam8120浅水多波束测深仪外场数据,验证了本文方法的性能。     

多波束水体影像的归位算法研究与实现

多波束水体影像近年来得到了广泛的应用,但由于缺少格式标准,各多波束厂商所支持的格式各不相同,给进一步的数据处理带来了一定的困难。基于Matlab平台,通过对ALL格式多波束测深数据文件与WCD格式多波束水体影像文件进行了详细的解析,并且研究了最近邻插值、改进最近邻插值、二维线性插值与三次多项式插值等多种算法,实现了多波束水体影像的回放显示与水体异常提取,并且实现了回放速度的控制,极大地提高了资料处理效率。     

一种划分Ⅰ类水体和Ⅱ类水体的方法

为建立1种快速、有效、方便的方法区分Ⅰ类水体和Ⅱ类水体,提出了1个划分Ⅰ类和Ⅱ类水体的方法.该方法基于1个简单的判据,即Rrs（510）/Rrs（412）=1.5.当Rrs（510）/Rrs（412）〈1.5时,该水体应为Ⅰ类;当Rrs（510）/Rrs（412）〉1.5时,该水体应为Ⅱ类.将此方法应用到中国海的MERIS资料中,对中国海水体进行了划分,划分结果合理.     

多波束数据融合方法研究

针对大型多波束地形调查中存在的多波束测量重叠区和接边区水深的不一致,研究了多波束测量重叠区和接边区的多波束数据的融合方法,分别采用反距离加权法、移动平均法和最小曲率法进行数据融合,比较3种方法的融合精度,认为最小曲率法是这3种方法中最适合用来进行重叠区多波束数据融合的方法.