[發(fā)明專(zhuān)利]一種分塊合成孔徑聲納圖像處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710259280.1
• 申請(qǐng)日: 2017-04-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107144846B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘何平;唐勁松;徐魁;黃攀;張森;吳浩然;丘昌鎮(zhèn);田振
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S15/89
• 分類(lèi)號(hào): G01S15/89;G01S7/56;G01S7/527
• 代理公司: 42224 武漢東喻專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 張英

本發(fā)明屬于合成孔徑聲納圖像處理與拼接領(lǐng)域，涉及一種合成孔徑聲納回波分塊處理與圖像拼接方法，其步驟包括：(1)設(shè)置系統(tǒng)工作參數(shù)；(2)計(jì)算單塊處理原始聲納回波數(shù)據(jù)大小，并分配初始回波存儲(chǔ)空間；(3)根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)解算出與當(dāng)前數(shù)據(jù)塊相對(duì)應(yīng)的載體速度；(4)采用逐點(diǎn)或逐線合成孔徑成像算法完成當(dāng)前數(shù)據(jù)塊成像。(5)去除相鄰合成孔徑成像數(shù)據(jù)塊的重疊部分，實(shí)現(xiàn)相鄰數(shù)據(jù)塊的無(wú)縫拼接。本發(fā)明的特點(diǎn)是充分考慮載體平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的速度變化特征，針對(duì)不同數(shù)據(jù)塊采用不同速度進(jìn)行合成孔徑成像，以實(shí)現(xiàn)高分辨率成像，同時(shí)實(shí)現(xiàn)不同成像數(shù)據(jù)塊之間的無(wú)縫拼接，有利于后續(xù)合成孔徑聲納圖像處理及目標(biāo)識(shí)別。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合成孔徑聲納圖像處理領(lǐng)域，特別是涉及一種分塊合成孔徑聲納圖像處理方法。

背景技術(shù)

合成孔徑聲納(SAS)是一種高分辨率成像聲納，它具有成像分辨率與成像距離和工作頻率無(wú)關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，可以大幅度提高水下小目標(biāo)探測(cè)能力。

合成孔徑聲納高分辨率成像的前提是要求載體滿(mǎn)足勻速直線運(yùn)動(dòng)這一條件，勻速直線運(yùn)動(dòng)是保證平臺(tái)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的前提條件，雖然可以通過(guò)優(yōu)化載體設(shè)計(jì)來(lái)提高平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，但是仍然不可能達(dá)到理想的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。此外，為了提高合成孔徑聲納成像效率，通常采用逐線算法進(jìn)行成像，不可避免需要進(jìn)行原始數(shù)據(jù)分塊處理，進(jìn)而帶來(lái)了相鄰數(shù)據(jù)塊的拼接問(wèn)題。在合成孔徑成像過(guò)程中，為提高成像分辨率，需要使用與當(dāng)前數(shù)據(jù)塊相匹配的載體速度，而速度變化導(dǎo)致了成像結(jié)果方位向大小變化，不能采用固定截取方法。因此，如何在保持高精度成像的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)相鄰數(shù)據(jù)塊的無(wú)縫拼接是一個(gè)技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種合成孔徑聲納圖像處理方法，能夠解決合成孔徑聲納分辨率成像過(guò)程中相鄰數(shù)據(jù)塊間的無(wú)縫拼接問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供一種分塊合成孔徑聲納圖像處理方法，其特征在于，該方法主要包括如下步驟：

分配原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和傳感器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；所述原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間分配根據(jù)設(shè)定的單塊數(shù)據(jù)合成孔徑長(zhǎng)度個(gè)數(shù)、最大采樣距離和脈沖重復(fù)間隔，所述傳感器數(shù)據(jù)分配依據(jù)獲得單塊聲納數(shù)據(jù)時(shí)間長(zhǎng)度和傳感器數(shù)據(jù)采集頻率；

原始聲納數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)采集，并執(zhí)行信號(hào)處理，其中所述信號(hào)處理的步驟包括：

檢測(cè)接收的脈沖數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，當(dāng)前接收的聲納脈沖個(gè)數(shù)等于單塊數(shù)據(jù)脈沖個(gè)數(shù)，將上述接收的數(shù)據(jù)塊拷貝至待處理數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，并修改數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)，同時(shí)將最后一個(gè)合成孔徑長(zhǎng)度數(shù)據(jù)搬移到下一個(gè)接收的數(shù)據(jù)塊的最前面，并修改已接收脈沖個(gè)數(shù)為一個(gè)合成孔徑長(zhǎng)度脈沖個(gè)數(shù)；

同時(shí)從傳感器數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中截取與當(dāng)前接收的數(shù)據(jù)塊相對(duì)應(yīng)的傳感器數(shù)據(jù)；

通過(guò)檢測(cè)所述數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)發(fā)現(xiàn)新接收的數(shù)據(jù)塊，若發(fā)現(xiàn)新數(shù)據(jù)塊，首先依據(jù)傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算出當(dāng)前接收的數(shù)據(jù)塊的平均速度；

根據(jù)所述當(dāng)前平均速度和脈沖間隔計(jì)算有效子陣個(gè)數(shù)，進(jìn)行有效數(shù)據(jù)截取，將多子陣信號(hào)轉(zhuǎn)換為單子陣信號(hào)；

調(diào)用單子陣合成孔徑成像算法對(duì)所述單子陣信號(hào)進(jìn)行合成孔徑成像，并對(duì)成像結(jié)果在距離向和方位向進(jìn)行截取；所述距離向的截取為在最遠(yuǎn)處截取一個(gè)脈沖寬度數(shù)據(jù)；所述方位向的截取為依據(jù)當(dāng)前成像所用速度，在首部和尾部各截取半個(gè)合成孔徑長(zhǎng)度數(shù)據(jù)；

將截取后的成像結(jié)果求其幅度作為最終的合成孔徑成像結(jié)果，并且將上述結(jié)果進(jìn)行合成孔徑聲納圖像的顯示。

進(jìn)一步地，所述單塊數(shù)據(jù)脈沖個(gè)數(shù)的計(jì)算方法為：計(jì)算合成孔徑長(zhǎng)度其中D表示子陣長(zhǎng)度、λ表示波長(zhǎng)、R_max表示最大測(cè)繪距離，根據(jù)計(jì)算出單個(gè)合成孔徑長(zhǎng)度包含的脈沖個(gè)數(shù)NPluse，PRI表示脈沖重復(fù)頻率、V表示設(shè)定的載體平臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度，單塊原始數(shù)據(jù)包含的脈沖個(gè)數(shù)為N*NPluse，這里N表示設(shè)定的單塊數(shù)據(jù)包含的合成孔徑個(gè)數(shù)。