側(cè)掃聲納圖像拼接系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來(lái),人們?cè)絹?lái)越重視對(duì)海洋的開(kāi)發(fā)與利用,淺海由于其資源豐富、探測(cè)技術(shù)較成熟以及經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn),已成為海洋探測(cè)的一個(gè)重要分支。對(duì)于淺海的探測(cè),多應(yīng)用多波束側(cè)掃聲納技術(shù)完成。然而由于聲納數(shù)據(jù)采集的特殊性,得到的數(shù)據(jù)僅是聲納回波的原始記錄數(shù)據(jù),每PING數(shù)據(jù)之間沒(méi)有明確的位置關(guān)系。淺?？碧降囊粋€(gè)重要分支就在于對(duì)淺海地貌的觀測(cè),通過(guò)收到的聲納數(shù)據(jù)直接進(jìn)行聲納判讀,當(dāng)前大多數(shù)聲納判讀主要集中于對(duì)原始數(shù)據(jù)的人工判讀方面,對(duì)海底地貌進(jìn)行直接繪制的

2、研究比較少。綜上,對(duì)于淺海地貌,為了得到完整的、幾何關(guān)系準(zhǔn)確的、清晰的海底地貌,我們急需一套完整的多波束側(cè)掃聲納數(shù)據(jù)的處理辦法,完成聲納數(shù)據(jù)校正與重繪,實(shí)現(xiàn)海底地貌的計(jì)算機(jī)整體繪制,本文針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,并提出一套有效的解決辦法。
　　對(duì)于聲納數(shù)據(jù),鑒于聲納回波原理的特殊性,其采集過(guò)程中不可避免地會(huì)受到海洋環(huán)境、海洋生物以及海洋噪聲的影響,加之斜距采集的特點(diǎn),大大降低了聲納數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的地理信息的可信度,提

3、高了海底地貌繪制的難度。本文首先從數(shù)據(jù)采集入手,對(duì)原始聲納數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼與濾波,針對(duì)聲納高頻數(shù)據(jù)與低頻數(shù)據(jù)的分布特點(diǎn),提出了一種改進(jìn)的曲波變換的分段濾波算法,并給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　為了精確地繪制海底地貌,從單PING數(shù)據(jù)入手,對(duì)每次采集的單個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)校正。首先根據(jù)斜距數(shù)據(jù)特點(diǎn)對(duì)聲納圖像進(jìn)行斜距校正,使單塊圖像中的相對(duì)位置趨于實(shí)際情況中的位置,進(jìn)而進(jìn)行速度校正,去除由于船速帶來(lái)的位置誤差,從而完成幾何校正,實(shí)現(xiàn)每塊數(shù)據(jù)中相對(duì)位置的

4、準(zhǔn)確化處理。提出一種根據(jù)航向角變換的聲納圖像幾何校正方法,并給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　對(duì)于海底地貌的整體繪制,需要充分利用聲納數(shù)據(jù)頭文件中的地理坐標(biāo)信息,對(duì)經(jīng)緯度信息進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換,根據(jù)航向角的變化關(guān)系以及聲納數(shù)據(jù)中GPS信息采集的相位特點(diǎn),本文提出一種航跡校正辦法。對(duì)GPS信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換與校正后,繪制出完整的航跡線,進(jìn)而根據(jù)航跡線將幾何校正后的數(shù)據(jù)拼接到圖像中去。在拼接的過(guò)程中,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、拉伸、融合以及插值等一系列運(yùn)算,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的