基于特征點的側(cè)掃聲吶圖像拼接技術(shù)研究.pdf

1、隨著陸地資源的日漸短缺，充分開發(fā)和利用海洋資源已成為21世紀(jì)各國不可忽視的一部分，捍衛(wèi)海洋權(quán)益和海洋安全也已經(jīng)上升到戰(zhàn)略高度。目前對海洋世界的探索主要是運用聲吶設(shè)備，通過接收向水下發(fā)射的聲波的回波信號生成聲吶圖像，對聲吶圖像進行分析處理以達(dá)到探索海洋的目的。但是目前最常用的側(cè)掃聲吶生成的圖像都為條狀圖像，不便于觀察海底全貌，在海底地貌測繪、海底資源開發(fā)、海底作戰(zhàn)等重要領(lǐng)域的應(yīng)用受到制肘，為此，本文對側(cè)掃聲吶圖像拼接技術(shù)相關(guān)算法進行深入研

2、究，主要工作如下：
　　對Triton Imaging Inc公司創(chuàng)建并使用的聲吶設(shè)備配套(.XTF格式)文件進行數(shù)據(jù)解碼，讀取側(cè)掃聲吶圖像數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)、船航向、速度數(shù)據(jù)等相關(guān)信息，生成條狀聲吶圖像；針對聲波在傳播過程中損耗等問題造成的聲吶圖像灰度值反差大現(xiàn)象對其進行灰度校正；針對船速變化引起的側(cè)掃聲吶圖像縱向比例失真現(xiàn)象對其進行速度校正；針對聲吶圖像生成時存在目標(biāo)在靠近中央盲區(qū)區(qū)域橫向壓縮較大，在遠(yuǎn)離中央盲區(qū)區(qū)域壓縮較小的問

3、題對其進行斜距校正；針對聲吶圖像噪聲多的原因進行分析，并對噪聲進行建模分析，利用常用圖像去噪方法對聲吶圖像進行去噪處理，并對處理結(jié)果進行對比分析；采用自適應(yīng)中值濾波與偏微分方程相結(jié)合的方法對聲吶圖像進行濾波處理，經(jīng)驗證該方法對聲吶圖像去噪效果較好，可以有效去除圖像噪聲。
　　針對側(cè)掃聲吶圖像拼接相關(guān)技術(shù)在海底作戰(zhàn)、海底救援等領(lǐng)域?qū)ζ唇訉崟r性的要求，對常用圖像配準(zhǔn)算子進行了系統(tǒng)的對比分析，并且深入研究了配準(zhǔn)速度非?？斓腛RB(Ori

4、ented Brief)算法，針對ORB算子對圖像紋理豐富區(qū)域提取的特征點過多、分布不均勻等問題提出基于網(wǎng)格分割的方法，實現(xiàn)了在不影響配準(zhǔn)精度的情況下對聲吶圖像的快速拼接；針對側(cè)掃聲吶圖像拼接技術(shù)在海底地貌測繪、海底資源開發(fā)、海底沉積物識別等領(lǐng)域?qū)ζ唇泳_度的要求，著重對KAZE算子進行深入研究，給出其對聲吶圖像配準(zhǔn)結(jié)果，并從實時性、魯棒性、精確性三方面對本文涉及到方法進行對比分析，給出分析結(jié)果。
　　利用RANSAC算法計算出待