側(cè)掃聲納目標(biāo)特征提取方法研究.pdf

1、無(wú)人水下航行器(Unmanned underwater vehicle, UUV)未來(lái)具有廣泛應(yīng)用前景的水下作業(yè)載體，其在無(wú)人現(xiàn)場(chǎng)條件下自主完成使命任務(wù)的前提之一是具有長(zhǎng)時(shí)間水下自主導(dǎo)航能力。通過(guò)在線(xiàn)提取海底地貌特征構(gòu)建增量式地圖、同時(shí)完成導(dǎo)航定位，是目前UUV自主導(dǎo)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(xiàn)測(cè)量。因此，針對(duì)側(cè)掃聲納工作特點(diǎn)開(kāi)展其測(cè)量數(shù)據(jù)處理、聲納模型構(gòu)建、目標(biāo)特征提取等方法研究具有重要的理論與實(shí)際應(yīng)用價(jià)

2、值。
　　本文針對(duì)側(cè)掃聲納實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)展開(kāi)目標(biāo)特征提取方法研究，主要包括三個(gè)方面：
　　首先，通過(guò)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(cè)量過(guò)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(qiáng)信號(hào)，為后續(xù)構(gòu)建聲納圖像提供信號(hào)來(lái)源，通過(guò)數(shù)據(jù)分析驗(yàn)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(biāo)系統(tǒng)、UUV運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系統(tǒng)

3、和大地坐標(biāo)系統(tǒng)，并完成相應(yīng)的坐標(biāo)變換，建立了側(cè)掃聲納聲強(qiáng)-灰度級(jí)別轉(zhuǎn)換模型，繪制了側(cè)掃聲納原始圖像。針對(duì)側(cè)掃聲納的原始圖像存在噪聲問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了聲納圖像三步式預(yù)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(qiáng)法補(bǔ)償強(qiáng)化圖像特征，第三步通過(guò)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(biāo)特征提取的聲納圖像。
　　最后，針對(duì)測(cè)量海域地貌特征的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了側(cè)掃聲納圖像的霍夫變換目標(biāo)特征提取方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)海底目