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：對接收到的回波數據在方位向上進行分塊，并對分塊后的原始數據進行干涉信號處理，得到有效成像區域的幅度和高程，最后對連續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。本發明處理方法簡單，由于數據拼接過程中，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據塊內部信息對比度強，不同成像塊之間分界明顯。拼接過程沒有改變原始高程數據，只是根據高程值生成顏色信息，拼接后的高程數據，不同塊之間過渡平滑，體現高程變化的連續性好。
【專利說明】
-種干潰合成孔徑聲納圖像的處理和拼接方法
技術領域
[0001] 本發明設及圖像處理，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】
[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兼備了合 成孔徑聲納分辨率與成像距離和工作頻率無關的優點和干設測深精度高的優點，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據分塊，然后進行干設處理，最后將結果(包括成像區域的幅度 和高程)顯示出來。但是，為了顯示大幅成像區域的處理結果，需要對圖像進行拼接，目前， 國內還沒有研究干設合成孔徑聲納處理結果的拼接問題，如何展示干設合成孔徑聲納的處 理結果，包括幅度和高程，需要尋找一種簡單易行的方法。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于克服上述現有技術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果(包括幅度和高 程)的拼接和顯示問題。
[0004] 為實現本發明目的采用的技術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] 對接收到的回波數據在方位向上進行分塊，并對分塊后的原始數據進行干設信號 處理，得到有效成像區域的幅度和高程，最后對連續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] 在上述技術方案中，所述對接收到的回波數據在方位向上進行分塊包括:根據系 統設置參數，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、相位解纏和數字高程模型重建，獲得成像區域的幅度和高程。
[000引在上述技術方案中，對經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實現塊與塊之間的無縫拼接;對于n幅連續的幅度塊，先根據調色 板法生成各自的顏色，然后按照時間順序進行排列，對于n幅連續的高程塊，先按照時間順 序進行排列，然后根據巧T調色板生成對應的顏色，并根據采樣參數計算其空間位置坐標， 在=維軟件中進行顯示。
[0009] 在上述技術方案中，根據調色板生成顏色信息的方法如下：
[0010] 調色板的取值范圍為[0，l]，xG[0，l]，x對應的顏色為Color(x)，對于數據塊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，在根據調色板生成對應的幅度和高程數據塊的顏色信息時，進行直方 圖歸一化、數據降噪的數字圖像處理方法來優化生成的顏色信息。
[0012] 本發明的優點在于:其處理方法簡單，由于數據拼接過程中，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據塊內部信息對比度強，不同成像塊 之間分界明顯。拼接過程沒有改變原始高程數據，只是根據高程值生成顏色信息，拼接后的 高程數據，不同塊之間過渡平滑，體現高程變化的連續性好。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發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為幅度圖像拼接結果(先生成圖像，再拼接圖像，拼接結果中不同數據塊圖像 對比度強）。
[0017] 圖5為幅度圖像拼接結果(先數據拼接，再生成圖像，可有效消除數據塊之間的顏 色跳變）。
[001引圖6為高程拼接結果。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
[0020] 本發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、根據干設合成孔徑聲納系統參數，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并將原始回波數據在方位向上按照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個合成孔徑長度數據。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據進行干設 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、相位解纏和數字高程 模型重建，獲得成像區域的幅度和高程。
[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，獲取有效成像區域的幅度和高程。由于相鄰數據塊重疊為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果的連續性。
[0025] S400、對于有效成像區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，先根據調色板生成成像塊對應的顏色信息，再將連續的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，拼接結果如圖4所示，拼接結果中不同數據塊圖像對比 度強。先數據拼接，再生成圖像，拼接結果如圖5所示，有效消除數據塊之間的顏色跳變。
[0028] 對于高程的拼接，先將連續的n個高程塊按照時間順序在方位向上進行拼接，再根 據調色板生成對應的顏色信息，拼接結果如圖6所示。拼接數據塊數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、根據調色板生成顏色信息的方法如下:假設調色板的取值范圍為[0, ILxG [0, l]，x對應的顏色為Color(X)。對于數據塊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] 作為本發明的一種優選實施方式，在上述根據調色板生成對應的幅度和高程數據 塊的顏色信息時，進行直方圖歸一化、數據降噪的數字圖像處理方法來優化生成的顏色信 息。
【主權項】
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:對接收到的回波數據 在方位向上進行分塊，并對分塊后的原始數據進行干涉信號處理，得到有效成像區域的幅 度和高程，最后對連續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. 根據權利要求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 接收到的回波數據在方位向上進行分塊包括:根據系統設置參數，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. 根據權利要求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、相位解纏和數字高程模型重建，獲 得成像區域的幅度和高程。4. 根據權利要求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，以實現塊與 塊之間的無縫拼接;對于η幅連續的幅度塊，先根據調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幅連續的高程塊，先按照時間順序進行排列，然后根據JET調色板生 成對應的顏色，并根據采樣參數計算其空間位置坐標，在三維軟件中進行顯示。5. 根據權利要求4所述干涉合成孔徑聲納圖像的處理和拼接方法，其特征在于根據調 色板生成顏色信息的方法如下： 調色板的取值范圍為[〇，1]^6[〇，1]^對應的顏色為〇)1(^(1)，對于數據塊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. 根據權利要求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： 在根據調色板生成對應的幅度和高程數據塊的顏色信息時，進行直方圖歸一化、數據降噪 的數字圖像處理方法來優化生成的顏色信息。
【文檔編號】G06T3/40GK106023075SQ201610308851
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月11日
【發明人】鐘何平, 唐勁松, 黃攀, 張森, 田振, 吳浩然, 徐魁, 丘昌鎮
【申請人】中國人民解放軍海軍工程大學