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(jìn)行分塊，并對分塊后的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行干涉信號(hào)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(shí)間順序進(jìn)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(qiáng)，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(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及圖像處理，具體地指一種干設(shè)合成孔徑聲納圖像的處理和拼接方法， 屬于干設(shè)合成孔徑聲納圖像處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 干設(shè)合成孔徑聲納（InSAS)是在合成孔徑聲納基礎(chǔ)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(diǎn)和干設(shè)測深精度高的優(yōu)點(diǎn)，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(shí)別能力，它 通過對接收到的原始回波數(shù)據(jù)分塊，然后進(jìn)行干設(shè)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(jìn)行拼接，目前， 國內(nèi)還沒有研究干設(shè)合成孔徑聲納處理結(jié)果的拼接問題，如何展示干設(shè)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(shè)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(shè)合成孔徑聲納信號(hào)處理結(jié)果(包括幅度和高 程)的拼接和顯示問題。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是一種干設(shè)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(jìn)行分塊，并對分塊后的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行干設(shè)信號(hào) 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(shí) 間順序進(jìn)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(jìn)行分塊包括:根據(jù)系 統(tǒng)設(shè)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(shè)置為M倍的合成孔徑長度，相鄰塊之間的重疊大小設(shè)置為1個(gè)合成孔徑長度。
[0007] 在上述技術(shù)方案中，所述干設(shè)信號(hào)處理包括合成孔徑成像、干設(shè)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(shè)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(gè)合成孔徑長度，W實(shí)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(shí)間順序進(jìn)行排列，對于n幅連續(xù)的高程塊，先按照時(shí)間順 序進(jìn)行排列，然后根據(jù)巧T調(diào)色板生成對應(yīng)的顏色，并根據(jù)采樣參數(shù)計(jì)算其空間位置坐標(biāo)， 在=維軟件中進(jìn)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(yīng)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(diǎn)A ( i，j )對應(yīng)的顏色信息
[0011] 進(jìn)一步地，在根據(jù)調(diào)色板生成對應(yīng)的幅度和高程數(shù)據(jù)塊的顏色信息時(shí)，進(jìn)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(diǎn)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(qiáng)，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(shè)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(shè)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(qiáng)）。
[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(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0020] 本發(fā)明干設(shè)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(shè)合成孔徑聲納系統(tǒng)參數(shù)，波長A、陣元長度D和最遠(yuǎn)成像距離R，計(jì)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(jìn)行分塊，M>2。將分塊大小設(shè)置為M倍的合成孔徑長度主要受計(jì)算機(jī)處理能力 限制，至少需要2個(gè)合成孔徑長度數(shù)據(jù)。相鄰塊重疊大小的設(shè)置綜合考慮簡化拼接過程和提 高信號(hào)處理效率，將其設(shè)置為1個(gè)合成孔徑長度。
[0022] S200、對于分塊后主、輔接收陣在同一時(shí)刻所獲取的兩塊原始回波數(shù)據(jù)進(jìn)行干設(shè) 信號(hào)處理，干設(shè)信號(hào)處理包括:合成孔徑成像、干設(shè)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(shè)處理的過程如圖2所示。
[0024] S300、將干設(shè)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(gè)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(gè)合成孔徑長度，因此 裁剪1/2個(gè)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(jìn)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(yīng)的顏色信息，再將連續(xù)的n個(gè)幅度 塊按照時(shí)間順序在方位向上進(jìn)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(qiáng)。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(gè)高程塊按照時(shí)間順序在方位向上進(jìn)行拼接，再根 據(jù)調(diào)色板生成對應(yīng)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(jì)算機(jī) 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(shè)調(diào)色板的取值范圍為[0, ILxG [0, l]，x對應(yīng)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(diǎn)A (i，j)對應(yīng)的顏色信息
[0030] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，在上述根據(jù)調(diào)色板生成對應(yīng)的幅度和高程數(shù)據(jù) 塊的顏色信息時(shí)，進(jìn)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(xiàng)】
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(jìn)行分塊，并對分塊后的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行干涉信號(hào)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(shí)間順序進(jìn)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(jìn)行分塊包括:根據(jù)系統(tǒng)設(shè)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(shè)置為M倍的合成孔徑長 度，相鄰塊之間的重疊大小設(shè)置為1個(gè)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(hào)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(gè)合成孔徑長度，以實(shí)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(shí) 間順序進(jìn)行排列，對于η幅連續(xù)的高程塊，先按照時(shí)間順序進(jìn)行排列，然后根據(jù)JET調(diào)色板生 成對應(yīng)的顏色，并根據(jù)采樣參數(shù)計(jì)算其空間位置坐標(biāo)，在三維軟件中進(jìn)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(yīng)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(diǎn)A( i，j)對應(yīng)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(yīng)的幅度和高程數(shù)據(jù)塊的顏色信息時(shí)，進(jìn)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(hào)】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(xué)