側(cè)掃聲納目標特征提取方法研究.pdf

1、無人水下航行器(Unmanned underwater vehicle, UUV)未來具有廣泛應用前景的水下作業(yè)載體，其在無人現(xiàn)場條件下自主完成使命任務的前提之一是具有長時間水下自主導航能力。通過在線提取海底地貌特征構(gòu)建增量式地圖、同時完成導航定位，是目前UUV自主導航的一種有效手段與方法，而環(huán)境地貌特征通常采用側(cè)掃聲納在線測量。因此，針對側(cè)掃聲納工作特點開展其測量數(shù)據(jù)處理、聲納模型構(gòu)建、目標特征提取等方法研究具有重要的理論與實際應用價

2、值。
　　本文針對側(cè)掃聲納實測數(shù)據(jù)展開目標特征提取方法研究，主要包括三個方面：
　　首先，通過深入研究側(cè)掃聲納的工作原理，結(jié)合側(cè)掃聲納接口數(shù)據(jù)格式，完成了側(cè)掃聲納JSF數(shù)據(jù)文件的解析，提取得到聲納測量過程中UUV經(jīng)度、緯度與姿態(tài)、聲納工作參數(shù)和聲納采樣數(shù)據(jù)等，并將采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為聲強信號，為后續(xù)構(gòu)建聲納圖像提供信號來源，通過數(shù)據(jù)分析驗證了該數(shù)據(jù)解析方法是有效的。
　　其次，建立了側(cè)掃聲納傳感器坐標系統(tǒng)、UUV運動坐標系統(tǒng)

3、和大地坐標系統(tǒng)，并完成相應的坐標變換，建立了側(cè)掃聲納聲強-灰度級別轉(zhuǎn)換模型，繪制了側(cè)掃聲納原始圖像。針對側(cè)掃聲納的原始圖像存在噪聲問題，本文設計了聲納圖像三步式預處理方法：第一步采用高斯濾波法去除高斯噪聲影響，第二步采用灰度增強法補償強化圖像特征，第三步通過選取合適的閾值參數(shù)完成圖像的二值化處理，由此得到可供目標特征提取的聲納圖像。
　　最后，針對測量海域地貌特征的特點，設計了側(cè)掃聲納圖像的霍夫變換目標特征提取方法，實現(xiàn)了對海底目