側(cè)掃聲納圖像拼接系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來,人們越來越重視對海洋的開發(fā)與利用,淺海由于其資源豐富、探測技術(shù)較成熟以及經(jīng)濟效益高等特點,已成為海洋探測的一個重要分支。對于淺海的探測,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)之間沒有明確的位置關(guān)系。淺?？碧降囊粋€重要分支就在于對淺海地貌的觀測,通過收到的聲納數(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原始數(shù)據(jù)的人工判讀方面,對海底地貌進(jìn)行直接繪制的

2、研究比較少。綜上,對于淺海地貌,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,實現(xiàn)海底地貌的計算機整體繪制,本文針對這一問題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,并提出一套有效的解決辦法。
　　對于聲納數(shù)據(jù),鑒于聲納回波原理的特殊性,其采集過程中不可避免地會受到海洋環(huán)境、海洋生物以及海洋噪聲的影響,加之斜距采集的特點,大大降低了聲納數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及數(shù)據(jù)對應(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,對原始聲納數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼與濾波,針對聲納高頻數(shù)據(jù)與低頻數(shù)據(jù)的分布特點,提出了一種改進(jìn)的曲波變換的分段濾波算法,并給出實驗結(jié)果。
　　為了精確地繪制海底地貌,從單PING數(shù)據(jù)入手,對每次采集的單個數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)校正。首先根據(jù)斜距數(shù)據(jù)特點對聲納圖像進(jìn)行斜距校正,使單塊圖像中的相對位置趨于實際情況中的位置,進(jìn)而進(jìn)行速度校正,去除由于船速帶來的位置誤差,從而完成幾何校正,實現(xiàn)每塊數(shù)據(jù)中相對位置的

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,并給出實驗結(jié)果。
　　對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,本文提出一種航跡校正辦法。對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。在拼接的過程中,對數(shù)據(jù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、拉伸、融合以及插值等一系列運算,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的