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一種干涉合成孔徑聲納圖像的處理和拼接方法

文檔序號:10656824閱讀:841來源:國知局
一種干涉合成孔徑聲納圖像的處理和拼接方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種干涉合成孔徑聲納圖像的處理和拼接方法,該方法包括:對接收到的回波數(shù)據(jù)在方位向上進行分塊,并對分塊后的原始數(shù)據(jù)進行干涉信號處理,得到有效成像區(qū)域的幅度和高程,最后對連續(xù)的幅度塊和高程塊在方位向上按照時間順序進行拼接和顯示。本發(fā)明處理方法簡單,由于數(shù)據(jù)拼接過程中,是針對每一小塊二維和三維圖像生成顏色信息,因此拼接后的大塊幅度數(shù)據(jù)塊內(nèi)部信息對比度強,不同成像塊之間分界明顯。拼接過程沒有改變原始高程數(shù)據(jù),只是根據(jù)高程值生成顏色信息,拼接后的高程數(shù)據(jù),不同塊之間過渡平滑,體現(xiàn)高程變化的連續(xù)性好。
【專利說明】
-種干潰合成孔徑聲納圖像的處理和拼接方法
技術(shù)領域
[0001] 本發(fā)明設及圖像處理,具體地指一種干設合成孔徑聲納圖像的處理和拼接方法, 屬于干設合成孔徑聲納圖像處理領域。
【背景技術(shù)】
[0002] 干設合成孔徑聲納(InSAS)是在合成孔徑聲納基礎上增加一幅(或多幅)接收基 陣,通過比相測高的方法得到場景的高度信息,從而得到場景的=維圖像。InSAS兼?zhèn)淞撕?成孔徑聲納分辨率與成像距離和工作頻率無關(guān)的優(yōu)點和干設測深精度高的優(yōu)點,可W用于 海底測量、水下考古、海底石油勘探和捜尋水下失落物體等,也能提高水雷的識別能力,它 通過對接收到的原始回波數(shù)據(jù)分塊,然后進行干設處理,最后將結(jié)果(包括成像區(qū)域的幅度 和高程)顯示出來。但是,為了顯示大幅成像區(qū)域的處理結(jié)果,需要對圖像進行拼接,目前, 國內(nèi)還沒有研究干設合成孔徑聲納處理結(jié)果的拼接問題,如何展示干設合成孔徑聲納的處 理結(jié)果,包括幅度和高程,需要尋找一種簡單易行的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種干設合成孔徑聲納圖像 的處理和拼接方法,該方法能夠解決大塊干設合成孔徑聲納信號處理結(jié)果(包括幅度和高 程)的拼接和顯示問題。
[0004] 為實現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是一種干設合成孔徑聲納圖像的處理和拼接 方法,該方法包括:
[0005] 對接收到的回波數(shù)據(jù)在方位向上進行分塊,并對分塊后的原始數(shù)據(jù)進行干設信號 處理,得到有效成像區(qū)域的幅度和高程,最后對連續(xù)的幅度塊和高程塊在方位向上按照時 間順序進行拼接和顯示。
[0006] 在上述技術(shù)方案中,所述對接收到的回波數(shù)據(jù)在方位向上進行分塊包括:根據(jù)系 統(tǒng)設置參數(shù),包括陣元長度、波長和與成像中屯、的距離,獲得成像距離上的合成孔徑長度, 將分塊大小設置為M倍的合成孔徑長度,相鄰塊之間的重疊大小設置為1個合成孔徑長度。
[0007] 在上述技術(shù)方案中,所述干設信號處理包括合成孔徑成像、干設圖生成、相位濾 波、相位解纏和數(shù)字高程模型重建,獲得成像區(qū)域的幅度和高程。
[000引在上述技術(shù)方案中,對經(jīng)過干設處理獲得的幅度和高程需要在方位向的兩端各裁 減1/2個合成孔徑長度,W實現(xiàn)塊與塊之間的無縫拼接;對于n幅連續(xù)的幅度塊,先根據(jù)調(diào)色 板法生成各自的顏色,然后按照時間順序進行排列,對于n幅連續(xù)的高程塊,先按照時間順 序進行排列,然后根據(jù)巧T調(diào)色板生成對應的顏色,并根據(jù)采樣參數(shù)計算其空間位置坐標, 在=維軟件中進行顯示。
[0009] 在上述技術(shù)方案中,根據(jù)調(diào)色板生成顏色信息的方法如下:
[0010] 調(diào)色板的取值范圍為[0,l],xG[0,l],x對應的顏色為Color(x),對于數(shù)據(jù)塊A,其 最大值和最小值分別為M a X和M i n,則點A ( i,j )對應的顏色信息
[0011] 進一步地,在根據(jù)調(diào)色板生成對應的幅度和高程數(shù)據(jù)塊的顏色信息時,進行直方 圖歸一化、數(shù)據(jù)降噪的數(shù)字圖像處理方法來優(yōu)化生成的顏色信息。
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)點在于:其處理方法簡單,由于數(shù)據(jù)拼接過程中,是針對每一小塊二維 和=維圖像生成顏色信息,因此拼接后的大塊幅度數(shù)據(jù)塊內(nèi)部信息對比度強,不同成像塊 之間分界明顯。拼接過程沒有改變原始高程數(shù)據(jù),只是根據(jù)高程值生成顏色信息,拼接后的 高程數(shù)據(jù),不同塊之間過渡平滑,體現(xiàn)高程變化的連續(xù)性好。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明干設合成孔徑聲納圖像的處理和拼接方法流程圖。
[0014] 圖2為分塊和干設處理的示意圖。
[0015] 圖3為幅度和高程的拼接示意圖。
[0016] 圖4為幅度圖像拼接結(jié)果(先生成圖像,再拼接圖像,拼接結(jié)果中不同數(shù)據(jù)塊圖像 對比度強)。
[0017] 圖5為幅度圖像拼接結(jié)果(先數(shù)據(jù)拼接,再生成圖像,可有效消除數(shù)據(jù)塊之間的顏 色跳變)。
[001引圖6為高程拼接結(jié)果。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0020] 本發(fā)明干設合成孔徑聲納圖像的處理和拼接方法的流程如圖1所示,包括W下步 驟:
[0021] S100、根據(jù)干設合成孔徑聲納系統(tǒng)參數(shù),波長A、陣元長度D和最遠成像距離R,計算 成像距離上的合成孔徑長度
i并將原始回波數(shù)據(jù)在方位向上按照M倍的合成孔徑長 度
進行分塊,M>2。將分塊大小設置為M倍的合成孔徑長度主要受計算機處理能力 限制,至少需要2個合成孔徑長度數(shù)據(jù)。相鄰塊重疊大小的設置綜合考慮簡化拼接過程和提 高信號處理效率,將其設置為1個合成孔徑長度。
[0022] S200、對于分塊后主、輔接收陣在同一時刻所獲取的兩塊原始回波數(shù)據(jù)進行干設 信號處理,干設信號處理包括:合成孔徑成像、干設圖生成、相位濾波、相位解纏和數(shù)字高程 模型重建,獲得成像區(qū)域的幅度和高程。
[0023] 上述步驟中,分塊和干設處理的過程如圖2所示。
[0024] S300、將干設處理后獲得成像區(qū)域的幅度和高程在方位向上各裁剪1/2個合成孔 徑長度,獲取有效成像區(qū)域的幅度和高程。由于相鄰數(shù)據(jù)塊重疊為1個合成孔徑長度,因此 裁剪1/2個合成孔徑長度后才能保持成像結(jié)果的連續(xù)性。
[0025] S400、對于有效成像區(qū)域的幅度和高程采用不同方法進行拼接,拼接過程如圖3所 /J、- O
[0026] 對于幅度的拼接,先根據(jù)調(diào)色板生成成像塊對應的顏色信息,再將連續(xù)的n個幅度 塊按照時間順序在方位向上進行拼接。
[0027] 先生成圖像,再拼接圖像,拼接結(jié)果如圖4所示,拼接結(jié)果中不同數(shù)據(jù)塊圖像對比 度強。先數(shù)據(jù)拼接,再生成圖像,拼接結(jié)果如圖5所示,有效消除數(shù)據(jù)塊之間的顏色跳變。
[0028] 對于高程的拼接,先將連續(xù)的n個高程塊按照時間順序在方位向上進行拼接,再根 據(jù)調(diào)色板生成對應的顏色信息,拼接結(jié)果如圖6所示。拼接數(shù)據(jù)塊數(shù)n的選擇主要受計算機 性能的限制,但n必須大于等于2。
[0029] S500、根據(jù)調(diào)色板生成顏色信息的方法如下:假設調(diào)色板的取值范圍為[0, ILxG [0, l],x對應的顏色為Color(X)。對于數(shù)據(jù)塊A,其最大值和最小值分別為Max和Min,則點A (i,j)對應的顏色信息
[0030] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式,在上述根據(jù)調(diào)色板生成對應的幅度和高程數(shù)據(jù) 塊的顏色信息時,進行直方圖歸一化、數(shù)據(jù)降噪的數(shù)字圖像處理方法來優(yōu)化生成的顏色信 息。
【主權(quán)項】
1. 一種干涉合成孔徑聲納圖像的處理和拼接方法,其特征在于:對接收到的回波數(shù)據(jù) 在方位向上進行分塊,并對分塊后的原始數(shù)據(jù)進行干涉信號處理,得到有效成像區(qū)域的幅 度和高程,最后對連續(xù)的幅度塊和高程塊在方位向上按照時間順序進行拼接和顯示。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述干涉合成孔徑聲納圖像的處理和拼接方法,其特征在于,所述對 接收到的回波數(shù)據(jù)在方位向上進行分塊包括:根據(jù)系統(tǒng)設置參數(shù),包括陣元長度、波長和與 成像中心的距離,獲得成像距離上的合成孔徑長度,將分塊大小設置為M倍的合成孔徑長 度,相鄰塊之間的重疊大小設置為1個合成孔徑長度。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述干涉合成孔徑聲納圖像的處理和拼接方法,其特征在于:所述干 涉信號處理包括合成孔徑成像、干涉圖生成、相位濾波、相位解纏和數(shù)字高程模型重建,獲 得成像區(qū)域的幅度和高程。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述干涉合成孔徑聲納圖像的處理和拼接方法,其特征在于:對經(jīng)過 干涉處理獲得的幅度和高程需要在方位向的兩端各裁減1/2個合成孔徑長度,以實現(xiàn)塊與 塊之間的無縫拼接;對于η幅連續(xù)的幅度塊,先根據(jù)調(diào)色板法生成各自的顏色,然后按照時 間順序進行排列,對于η幅連續(xù)的高程塊,先按照時間順序進行排列,然后根據(jù)JET調(diào)色板生 成對應的顏色,并根據(jù)采樣參數(shù)計算其空間位置坐標,在三維軟件中進行顯示。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述干涉合成孔徑聲納圖像的處理和拼接方法,其特征在于根據(jù)調(diào) 色板生成顏色信息的方法如下: 調(diào)色板的取值范圍為[〇,1]^6[〇,1]^對應的顏色為〇)1(^(1),對于數(shù)據(jù)塊4,其最大 值和最小值分別為Max和Min,則點A( i,j)對應的顏色信,6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的干涉合成孔徑聲納圖像的處理和拼接方法,其特征在于: 在根據(jù)調(diào)色板生成對應的幅度和高程數(shù)據(jù)塊的顏色信息時,進行直方圖歸一化、數(shù)據(jù)降噪 的數(shù)字圖像處理方法來優(yōu)化生成的顏色信息。
【文檔編號】G06T3/40GK106023075SQ201610308851
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】鐘何平, 唐勁松, 黃攀, 張森, 田振, 吳浩然, 徐魁, 丘昌鎮(zhèn)
【申請人】中國人民解放軍海軍工程大學
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