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原文传递侧扫声纳图像拼接系统研究

论文题名：	侧扫声纳图像拼接系统研究
关键词：	多波束侧扫声纳;曲波变换;航迹校正;图像拼接
摘要：	近年来,人们越来越重视对海洋的开发与利用,浅海由于其资源丰富、探测技术较成熟以及经济效益高等特点,已成为海洋探测的一个重要分支。对于浅海的探测,多应用多波束侧扫声纳技术完成。然而由于声纳数据采集的特殊性,得到的数据仅是声纳回波的原始记录数据,每PING数据之间没有明确的位置关系。浅海勘探的一个重要分支就在于对浅海地貌的观测,通过收到的声纳数据直接进行声纳判读,当前大多数声纳判读主要集中于对原始数据的人工判读方面,对海底地貌进行直接绘制的研究比较少。综上,对于浅海地貌,为了得到完整的、几何关系准确的、清晰的海底地貌,我们急需一套完整的多波束侧扫声纳数据的处理办法,完成声纳数据校正与重绘,实现海底地貌的计算机整体绘制,本文针对这一问题进行了系统的研究,并提出一套有效的解决办法。　　对于声纳数据,鉴于声纳回波原理的特殊性,其采集过程中不可避免地会受到海洋环境、海洋生物以及海洋噪声的影响,加之斜距采集的特点,大大降低了声纳数据的准确性以及数据对应的地理信息的可信度,提高了海底地貌绘制的难度。本文首先从数据采集入手,对原始声纳数据进行解码与滤波,针对声纳高频数据与低频数据的分布特点,提出了一种改进的曲波变换的分段滤波算法,并给出实验结果。　　为了精确地绘制海底地貌,从单PING数据入手,对每次采集的单个数据进行数据校正。首先根据斜距数据特点对声纳图像进行斜距校正,使单块图像中的相对位置趋于实际情况中的位置,进而进行速度校正,去除由于船速带来的位置误差,从而完成几何校正,实现每块数据中相对位置的准确化处理。提出一种根据航向角变换的声纳图像几何校正方法,并给出实验结果。　　对于海底地貌的整体绘制,需要充分利用声纳数据头文件中的地理坐标信息,对经纬度信息进行坐标系转换,根据航向角的变化关系以及声纳数据中GPS信息采集的相位特点,本文提出一种航迹校正办法。对GPS信息进行转换与校正后,绘制出完整的航迹线,进而根据航迹线将几何校正后的数据拼接到图像中去。在拼接的过程中,对数据进行旋转、拉伸、融合以及插值等一系列运算,实现数据的初步拼接。完成初步拼接后,为了提高海底地貌的整体性与可读性,再进行一次图像修补,从而完成整个声纳图像数据的重绘制。在整个拼接过程中,提出了一种针对声纳图像的自适应块状纹理修补办法。　　通过对侧扫声纳图像进行系统的校正与融合,实现了海底地貌的整体绘制,完成了侧扫声纳图像的拼接,为今后海底地貌的取得提供一种有效的方法。
作者：	邓莹莹
专业：	控制理论与控制工程
导师：	叶秀芬
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文