[發明專利]一種基于正態分布區間估計的水聲圖像混響抑制方法

有效

• 申請號: 202010139790.7
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111325696B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 陳文淵;周志新;彭陽明;徐利軍;趙俊俊;劉文翰
• 申請（專利權）人: 杭州瑞利海洋裝備有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明所述的一種基于正態分布區間估計的水聲圖像混響抑制方法，是將高頻成像聲納探測得到的原始圖像包含的所有象素點按最小距離完成所屬目標圖像擴展象素點歸類后看成近似滿足正態分布(或單邊正態分布)的隨機變數，由目標的本征象素點構成廣義中心，設置顯著性水平，求解標準差(均方差)，運用正態分布區間估計方法，能夠顯著濾除原始圖像中混響引起的干擾亮點，解決目標判別過程中干擾較多的問題，提升水聲圖像的可視化水平。

技術領域

本發明屬于聲吶領域，具體涉及一種基于正態分布區間估計的水聲圖像混響抑制方法。

背景技術

相控陣三維聲學攝像聲納(工作頻率為300kHz)作為一種三維高頻成像聲納，是以水聲圖像的形式將水下目標探測結果顯示出來的一種實時圖像聲納，其工作特點是：工作頻率高、作用距離短、水中干擾因素多、圖像畸變大。因此，在相控陣三維聲學攝像聲納試驗與應用過程中，由水中細小浮游生物、微小氣泡對聲波的各向散射形成的體積混響和因載體縱橫搖導致的界面混響在形成的水聲圖像上表現為大量離散、隨機的圖像亮點，從而導致以下兩個方面的問題：

(1)混響形成的圖像亮點額外增加了UI軟件的圖像實時處理工作量，且常規圖像降噪方法(如中值濾波、加權平滑濾波等)的處理效果不佳，導致高頻成像聲納的性能受到一定程度的影響；

(2)混響形成的圖像亮點對目標判別形成了很多干擾，顯著提高了誤判和虛警的概率。

因此，在水聲圖像處理過程中，必須對這些混響圖像亮點進行有效濾波，提高高頻成像聲納的實際應用效能。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中混響條件下高頻成像聲納在判別目標方面的干擾問題，并提供一種基于正態分布區間估計的水聲圖像混響抑制方法。

本發明所采用的具體技術方案如下：

一種基于正態分布區間估計的水聲圖像混響抑制方法，其步驟如下：

S1：針對高頻成像聲納的原始圖像進行圖像連通域分析算法分析，確定原始圖像中目標數量n和每個目標圖像對應的本征象素點集合A_i，i＝1,2,...,n；

S2：基于每個目標圖像對應的本征象素點集合A_i，求解各目標圖像的廣義中心e_i，i＝1,2,...,n；

S3：針對原始圖像中所有的非目標圖像本征象素點，計算其中每個象素點分別到n個目標圖像廣義中心e_i的距離，并將其劃入距離最近的廣義中心所對應的目標圖像的本征象素點集合中，使每個目標圖像均得到其擴展象素點集合A′_i，完成非目標圖像本征象素點的歸類；

S4：針對每個擴展象素點集合A′_i，計算集合中的每個象素點到所屬目標圖像廣義中心e_i的距離，并以該距離作為元素構建集合D_i；

S5：針對每個集合D_i，對其中的元素按正態分布進行置信區間估計，剔除擴展象素點集合A′_i中到廣義中心的距離落在置信區間之外的樣本象素點，以剔除后的擴展象素點集合，作為對應目標圖像的最終本征象素點集合，完成基于正態分布區間估計的水聲圖像混響亮點的濾除。

優選的，所述廣義中心形式為目標圖像所在三維空間的數學表達式ax+by+cz＝1，使用最小二乘法求解該數學表達式的系數，即獲得目標圖像A_i的廣義中心e_i，廣義中心e_i表示描述目標圖像的樣本象素點的數學表達式的最小二乘法估計。

優選的，所述非目標圖像本征象素點為表示所述原始圖像中除了所有目標圖像集合之外的其余像素點。

優選的，所述的集合D_i近似滿足正態分布或單邊正態分布。