[發明專利]一種面向側掃聲納圖像的重采樣方法

在審

• 申請號: 201510860195.1
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN105372663A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發明（設計）人: 尹天鶴;陳志榮;韓明;汪保
• 申請（專利權）人: 寧波工程學院
• 主分類號: G01S15/89
• 分類號: G01S15/89;G01S7/52
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 鄧青玲

技術領域

本發明涉及一種側掃聲納圖像地理編碼方法，具體涉及一種面向側掃聲納圖像的重采樣方法。

背景技術

側掃聲納是運用回聲測深原理探測海底地貌和水下物體的設備，其利用換能器向水底發射聲納，反射后被拖魚接收形成聲納影象來發現水下物體，接收到的信號通過拖纜傳到甲板上的顯示處理單元進行后續處理，它能夠直觀地提供海底形態的聲成像，因其具有高精度、高分辨率以及造價較低等優點，被廣泛用于海洋測繪、海底地質勘探、海洋工程等領域。原始側掃聲納圖像是按掃描線順序排列的序列圖像，不具備整體性的地理方位，因此需要對其進行地理編碼以便進一步的分析和應用。重采樣是側掃聲納數據的地理編碼過程中的重要環節，它利用側掃聲納掃描線和拖魚航跡間的幾何關系，通過一系列運算實現原始側掃聲納數據到地理編碼目標圖像像素映射。由于側掃聲納在進行數據采集時，拖魚因受到海流、潮汐以及船體轉彎等影響，其航行軌跡很難使用精確的函數來抽象，進而導致重采樣成為一個極其復雜的非線性計算過程，無法直接利用衛星遙感領域中的重采樣方法。目前，對側掃聲納數據的地理編碼通常采用直接重采樣的方式，即從側掃聲納數據出發，利用拖魚航跡與聲納掃描線之間的幾何關系，將掃描線直接投影到地理編碼目標圖像中，進而生成帶有地理空間參考的側掃影像。基于這種方式進行重采樣后，地理編碼目標圖像常常會存在縫隙，即相鄰掃描線在投影解算后，其間會產生空白區域，影響海底實際影像的顯示效果，這是由于船速不均或船體行進方向改變而導致的。關于縫隙的消除，通常有兩種解決方法，一是通過降低重采樣圖像的分辨率來弱化縫隙，但這種方法無法處理縫隙較大情況，同時容易造成編碼后圖像清晰程度的損失；另一種是通過濾波處理來消除縫隙，但這種方法需要根據圖像效果來對整幅影像進行多次濾波運算，計算量較大，且需要人工干預，處理過程效率較低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術不足提供一種面向側掃聲納圖像的重采樣方法，該重采樣方法能夠生成具有高空間分辨率的側掃聲納地理編碼圖像，并且具有較高的處理效率。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種面向側掃聲納圖像的重采樣方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一：解析側掃聲納圖像文件的文件頭信息，獲取側掃聲納圖像文件中至少以下兩個屬性參數：斜距量程R和通道像寬ppc；

步驟二：順序讀取側掃聲納圖像文件中的掃描線數據及其對應的拖魚高度信息、接收時間信息和掃描線序號，利用斜距校正模型對獲取的掃描線數據進行斜距校正處理，并將處理結果存儲至斜距校正文件；

步驟三：順序讀取與側掃聲納圖像文件對應的航跡線文件，提取拖魚的航跡點坐標序列、接收時間序列和事件編號序列，利用側掃聲納拖魚航跡處理方法，擬合出拖魚實際的航行軌跡，并計算拖魚在接收每條掃描線數據時所處的地理坐標；

步驟四：在步驟二和步驟三的基礎上，利用側掃聲納圖像地理編碼技術，解算各掃描線端點的地理坐標，將解算出的各掃描線端點地理坐標存儲至掃描線端點坐標臨時文件，同時計算該側掃聲納圖像文件所覆蓋空間的最小外接矩形，記錄該側掃聲納圖像文件所覆蓋的空間四至范圍；

步驟五：根據步驟四中計算出的側掃聲納圖像文件所覆蓋的空間四至范圍和需要的重采樣分辨率創建側掃聲納圖像文件的重采樣圖像，并將重采樣圖像中的各像素值初始化為零；

步驟六：順序讀取由步驟二所創建的斜距校正文件中對應的掃描線數據，取相鄰兩條掃描線數據，同時在步驟四中所創建的掃描線端點坐標臨時文件中順序讀取與該兩條掃描線相對應的掃描線端點坐標，構建包含該兩條掃描線的最小外接矩形，然后依據該矩形左上角點和右下角點的地理坐標和需要的重采樣分辨率計算該最小外接矩形在重采樣圖像中對應的像素坐標，藉此獲得當前待進行重采樣操作的圖像區塊；

步驟七：對步驟六中獲得圖像區塊的每一像素進行共軛點解算，并根據雙線性插值法確定共軛點的像素值；

步驟八：返回步驟六，直至掃描線端點坐標臨時文件中所有的記錄處理完畢。

作為改進，所述步驟二中，利用斜距校正模型對獲取的掃描線數據進行斜距校正處理的具體過程為：

首先，將斜距校正后側掃聲納圖像上所有像素點的像素值初始化為零；