[發明專利]基于ROV搭載雙頻前視聲吶的海底環境可視化方法及裝置

在審

• 申請號: 202110099996.6
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112884635A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 汪望明;伍駿;韋紀軍;許向東;陳哲涵;胡一平
• 申請（專利權）人: 中交廣州航道局有限公司
• 主分類號: G06T3/00
• 分類號: G06T3/00;G06T3/40;G06T5/20;G06T5/50;G01S7/52;G01S15/89
• 代理公司: 廣州市律帆知識產權代理事務所(普通合伙) 44614
• 代理人: 王園園

本發明涉及一種基于ROV搭載雙頻前視聲吶的海底環境可視化方法及裝置，在獲取到聲吶原始掃描數據后，將聲吶原始掃描數據轉換為可視化圖像，并對可視化圖像作坐標轉換處理，獲得扇形圖像序列；進一步地，從扇形圖像序列中提取多幀待拼接圖像，并確定各待拼接圖像的特征點，以此根據待拼接圖像的特征點選取特征區域，并計算各特征區域的特征向量，得到特征點描述子，以確定特征點的匹配度，并對特征點進行自適應篩選，以指示特征點對應的一待拼接圖像轉換到其相鄰的待拼接圖像的坐標系上，完成待拼接圖像的拼接，實現海底環境可視化。基于此，降低特征匹配中的誤匹配對計算圖像坐標系轉換的影響。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，特別是涉及一種基于ROV搭載雙頻前視聲吶的海底環境可視化方法及裝置。

背景技術

聲吶，是利用聲波在水中的傳播和反射特性，通過電聲轉換和信息處理進行導航和測距的技術，也指利用這種技術對水下目標進行探測和通訊的電子設備，是水聲學中應用最廣泛、最重要的一種裝置，也是實現海底環境可視化的重要手段。在目前的海底環境可視化手段中，主要是通過ROV(Remote Operated Vehicle遙控無人潛水器)搭載雙頻前視聲吶掃描海底環境圖像，并根據圖像拼接技術拼接掃描成像來完成海底可視化與實時監測，幫助工程人員及時評估施工效果，為施工過程提供決策依據。而圖像拼接一般指通過提取待拼接圖像對中的特征點或特征物體，進行特征匹配，并根據匹配的結果計算后一幅圖像的變換矩陣，將后一幅圖像進行變換，使其與前一幅圖像處于同一坐標系下，再將兩幅圖像進行拼接。

海底環境多幀圖像拼接方法有很強的特殊性，適用于某一掃描的拼接方法可能在另一個掃描中完全不適用，針對雙頻前視聲吶圖像拼接方法，需要考慮聲吶圖像中不可避免的噪聲和并不豐富的幾何特征，對聲吶圖像進行去噪處理，并篩選圖像的匹配點對。

在傳統技術中，一般是直接通過所有匹配點對進行變換矩陣的計算，這種方法在沒有誤檢特征點或不存在誤匹配特征點對的情況下效果較好，但由于聲吶圖像特征信息并不特別豐富，誤檢或誤匹配并不少見，仍然使用這種方法容易導致變換矩陣計算錯誤，從而導致圖像轉換錯誤，嚴重錯誤的可能使拼接無法繼續進行。

由此可見，傳統的基于ROV搭載雙頻前視聲吶的海底環境可視化方法還存在以上缺陷。

發明內容

基于此，有必要針對傳統的基于ROV搭載雙頻前視聲吶的海底環境可視化方法還存在的缺陷，提供一種基于ROV搭載雙頻前視聲吶的海底環境可視化方法及裝置。

一種基于ROV搭載雙頻前視聲吶的海底環境可視化方法，包括步驟：

獲取聲吶原始掃描數據；其中，聲吶原始掃描數據為ROV搭載的雙頻前視聲吶沿著規劃路徑對海底環境進行連續掃描的掃描結果；

將聲吶原始掃描數據轉換為可視化圖像，并對可視化圖像作坐標轉換處理，獲得扇形圖像序列；

從扇形圖像序列中提取多幀待拼接圖像，并確定各待拼接圖像的特征點；其中，特征點為待拼接圖像中各像素點曲率的局部最大值點；

根據待拼接圖像的特征點選取特征區域，并計算各特征區域的特征向量，得到特征點描述子；其中，相鄰兩幅待拼接圖像的特征點間的描述子與歐式距離用于確定匹配度；

對特征點進行自適應篩選，并通過特征點的匹配度將一待拼接圖像轉換到其相鄰的待拼接圖像的坐標系上，以完成待拼接圖像的拼接，實現海底環境可視化。