一種圖像聲納用近場聲納圖像快速成像方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種圖像聲納用近場聲納圖像快速成像方法，包括以下步驟：發(fā)射探測信號，對目標散射信號進行帶通采樣、正交變換，得到多通道的圖像聲納陣列復信號；在所測的平面空間范圍內(nèi)等按照圖像質(zhì)量需求等間隔選取目標點，計算目標點離圖像聲納基陣陣元的物理距離，計算目標點到各陣元的聲程差；根據(jù)目標點離基陣的距離，取出對應時間片的各陣元通道的復數(shù)據(jù)，補償各通道相位差，將補償后的各陣元復數(shù)據(jù)累加求和，取?？傻玫皆撃繕它c的近場聲納圖像強度；將所有點的強度組合拼接即可直接得到圖像聲納的近場成像結(jié)果。本發(fā)明在不損失近場成像結(jié)果的前提下，大大降低了圖像聲納的近場成像復雜度，具有較好的工程實用性。
【專利說明】一種圖像聲納用近場聲納圖像快速成像方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種圖像聲納成像方法，更具體的說，涉及一種圖像聲納用近場聲納圖像快速成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家海洋戰(zhàn)略的不斷深化，對海洋的探測需求不斷增長，而圖像聲納則是其中不可或缺的設備之一，而常規(guī)圖像聲納中，由于計算復雜度的原因，常常以遠場假設來降低復雜度，但精度需求的不斷提高，近場精度問題不得不考慮。
[0003]針對圖像聲納近場成像而言，常規(guī)方法先采用動態(tài)聚焦波束形成，形成若干個波束，但由于所形成的坐標為極坐標系，不能直接顯示到屏幕上，常常需要對每個成像點進行扇形變換，變換到直角坐標系上，方便顯示。但動態(tài)聚焦波束形成和扇形變化的運算量都比較龐大，因此限制了在設備上的實際應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種圖像聲納用近場聲納圖像快速成像方法，包括以下步驟:向聲納目標發(fā)射探測信號，對目標散射信號進行帶通采樣、正交變換，得到多通道的圖像聲納陣列復信號；在圖像聲納所測的平面空間范圍內(nèi)等按照圖像質(zhì)量需求等間隔選取目標點，并取出每個點直角坐標，分別計算目標點離圖像聲納基陣陣元的物理距離，并以圖像聲納中心基元為參考，計算目標點到各陣元的聲程差；根據(jù)聲程差，計算該目標點到各陣元之間的相位差；根據(jù)目標點離基陣的距離，參考聲速，取出對應時間片的各陣元通道的復數(shù)據(jù)，補償各通道相位差，將補償后的各陣元復數(shù)據(jù)累加求和，取模可得到該目標點的近場聲納圖像強度；同樣的方法計算圖像聲納照射的平面空間范圍內(nèi)均勻分布的各個點的強度，將各個點的強度組合拼接即可直接得到圖像聲納的近場成像結(jié)果。本發(fā)明在不損失近場成像結(jié)果的前提下，大大降低了圖像聲納的近場成像復雜度，具有較好的工程實用性。
[0005]本發(fā)明所公開的一種圖像聲納用近場聲納圖像快速成像方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的明顯優(yōu)勢:
[0006]第一，本發(fā)明所公開的一種圖像聲納用近場聲納圖像快速成像方法，通過直接選取和顯示圖像所對應的平面空間的均勻坐標點，對每個目標點相對圖像聲納各陣元的聲程差進行相位補償，并累加各陣元復數(shù)據(jù)，求和取模得到目標點的強度，可以避免常規(guī)方法中的扇形變換步驟，可以較好的降低計算量。
[0007]第二，本發(fā)明所公開的一種圖像聲納用近場聲納圖像快速成像方法，由于平面空間點的均勻選取，直接針對有效目標直接進行強度計算，減少了近場動態(tài)聚焦波束形成的不必要數(shù)據(jù)的計算，從而進一步減少了計算量。
[0008]由此可見，本發(fā)明方法可在不損失任何精度的情況下，大大降低計算量，適合實時計算，非常適合在高精度圖像聲納成像中推廣使用?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0009]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更利于相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員理解，下面對附圖進行簡單說明。
[0010]圖1為本發(fā)明的近場聲納圖像快速成像方法流程圖。
[0011]圖2為本發(fā)明的近場聲納圖像快速成像方法原理示意圖。
具體實施方案
[0012]下面結(jié)合附圖和本發(fā)明一種較佳的具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0013]作為本發(fā)明的一種較佳施例，如圖1所示，一種圖像聲納用近場聲納圖像快速成像方法，包括以下步驟:模擬預處理和帶通采樣、正交變換、取目標點坐標、計算各陣元相對參考陣元的聲程差、計算相位差、各陣元補償相位、累加求和、取模得到目標強度、拼接各目標點強度值得到近場聲納圖像。
[0014]作為本發(fā)明的一種較佳施例，模擬預處理和帶通采樣方法，將圖像聲納陣列所接收的信號順序經(jīng)過放大、帶通濾波、時間增益控制、數(shù)模轉(zhuǎn)換和帶通欠采樣等幾個步驟。
[0015]作為本發(fā)明的一種較佳施例，正交變換方法，將帶通采樣的信號分別與基頻信號的正弦函數(shù)和余弦函數(shù)對應相乘，然后分別進入低通濾波器，分別得到復信號的實數(shù)部分和虛數(shù)部分。
[0016]作為本發(fā)明的一種較佳施例，取目標點坐標的方法，按照圖像聲納所覆蓋的二維空間平面，以接收基陣為中心，按照直角坐標系等間距取出均勻分布的二維空間點，詳見圖
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[0017]作為本發(fā)明的一種較佳施例，計算各陣元相對參考陣元的聲程差方法，滿足
【權(quán)利要求】
1.一種圖像聲納用近場聲納圖像快速成像方法，包括以下步驟:模擬預處理和帶通采樣、正交變換、取目標點坐標、計算各陣元相對參考陣元的聲程差、計算相位差、各陣元補償相位、累加求和、取模得到目標強度、拼接各目標點強度值得到近場聲納圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的一種圖像聲納用近場聲納圖像快速成像方法，其特征是所述的模擬預處理和帶通采樣方法，將圖像聲納陣列所接收的信號順序經(jīng)過放大、帶通濾波、時間增益控制、數(shù)模轉(zhuǎn)換和帶通欠采樣幾個步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的一種圖像聲納用近場聲納圖像快速成像方法，其特征是所述的正交變換方法，將帶通采樣的信號分別與基頻信號的正弦函數(shù)和余弦函數(shù)對應相乘，然后分別進入低通濾波器，分別得到復信號的實數(shù)部分和虛數(shù)部分。
4.如權(quán)利要求1所述的一種圖像聲納用近場聲納圖像快速成像方法，其特征是所述的取目標點坐標的方法，按照圖像聲納所覆蓋的二維空間平面，以接收基陣為中心，按照直角坐標系等間距取出均勻分布的二維空間點。
5.如權(quán)利要求1所述的一種圖像聲納用近場聲納圖像快速成像方法，其特征是所述的計算各陣元相對參考陣元的聲程差方法，滿足
6.如權(quán)利要求1所述的一種圖像聲納用近場聲納圖像快速成像方法，其特征是所述的計算相位差方法；滿足□供4D/2x2x;r，其中λ為聲波的波長，π為圓周率。
7.如權(quán)利要求1所述的一種圖像聲納用近場聲納圖像快速成像方法，其特征是所述的各陣元補償相位方法為，將正交變換后的復信號，直接與相位差的復數(shù)形式對應相乘。
8.如權(quán)利要求1所述的一種圖像聲納用近場聲納圖像快速成像方法，其特征是所述的各陣元累加求和方法，將補償之后的各陣元通道的復數(shù)形式，進行復數(shù)累加運算。
【文檔編號】G01S15/89GK103954967SQ201410209181
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】么彬 申請人:么彬