[發明專利]一種應用于多波束聲吶目標識別的3D圖像重構方法

有效

• 申請號: 202110248796.2
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN113030984B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 王源
• 申請（專利權）人: 云南保利天同水下裝備科技有限公司
• 主分類號: G01S15/89
• 分類號: G01S15/89;G01S7/52;G06F17/16;G06T17/00
• 代理公司: 昆明普發諾拉知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 53209
• 代理人: 葛玉軍

1.一種應用于多波束聲吶目標識別的3D圖像重構方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)根據多波束工作原理，可計算不同水深下，不同發射波束角度、接收波角度下波束的分辨率，生成分辨率識別矩陣庫，并存儲待后續調用；

(2)根據水深與分辨率識別矩陣庫，對接收到的測試數據進行動態的滑動濾波，濾除水柱影像中的旁瓣干擾；

(3)對濾波后的測試數據進行修正，以測試數據對應的深度和角度為索引，在分辨率識別矩陣庫中進行查找，得到當前深度和角度對應的分辨率矩陣，再使用深度、航速、發射脈沖長度對分辨率矩陣進行修正，得到修正后的新模型；

(4)根據目標在水中的連續性，水中目標會被多波束系統多ping照射到，根據ping數據的先后次序、相鄰ping之間的位置、時間關系、數據的空間關系，利用相鄰ping數據關聯性，計算生成一個目標強度數據庫；

(5)通過數據之間的深度差、方差、標準差獲取測試數據中目標信號附近的相關數據，具體地，在步驟(4)得到的目標強度數據庫中，查找目標強度數據庫內數據的深度變化范圍，對應得到目標數據庫內各個數據的深度差，在得到深度差之后，即可濾除掉一些無效數據縮小有效數據范圍，在經過上述步驟之后，進一步計算剩余數據與有效測深數據的方差、標準差，進一步得到目標數據；

(6)根據步驟(5)得到的目標數據，分析目標數據深度方向變化趨勢、數據在沿航跡、垂直航跡方向的變化趨勢，選擇插值函數，進行插值填充增強目標數據，構造生成在深度、平行航跡、垂直航跡方向的目標數據；

(7)根據連續信號點進行點云繪制拼接，繪制出目標信號的3D模型。

2.根據權利要求1所述的一種應用于多波束聲吶目標識別的3D圖像重構方法，其特征在于：所述步驟(1)中波束的分辨率Br(H,θ)＝{Lrθ,Wrθ,Rrθ}，其中H是深度，θ是波束角度，Lrθ為在一定角度下系統平行于航跡方向的長度分辨率，Wrθ為在一定角度下系統垂直于航跡方向的寬度分辨率，Rrθ為在一定角度下系統的距離分辨率；

分辨率識別矩陣具體為

上式中k代表的多波束聲吶所實用的深度值序號，n代表多波束系統對應某一個波束的波束角度。

3.根據權利要求1所述的一種應用于多波束聲吶目標識別的3D圖像重構方法，其特征在于：所述步驟(2)中的滑動濾波的函數具體為W(α，B，H)，其中，其中W代表函數，α為設置多波束系統開角范圍，B是距離設置門限，H是當前水深。

4.根據權利要求1所述的一種應用于多波束聲吶目標識別的3D圖像重構方法，其特征在于：所述步驟(3)中修正后的新模型具體為，

其中，v為載體航速即聲吶頭航速，τ為聲吶發射脈沖長度，e為底部深度設置的范圍偏差，C代表分辨率模型修正后的系數，k代表的多波束聲吶所使用的深度值序號，n代表多波束系統對應某一個波束的波束角度。

5.根據權利要求1所述的一種應用于多波束聲吶目標識別的3D圖像重構方法，其特征在于：所述步驟(4)中最后得到目標強度數據庫具體為一個非規則矩陣：

Pingxn代表某一ping中得到的目標有效數據，X代表某一ping，n代表整個目標數據持續了n個ping，或者說目標被n個多波束ping照射到。

6.根據權利要求1所述的一種應用于多波束聲吶目標識別的3D圖像重構方法，其特征在于：所述步驟(6)中進行插值填充增強目標數據，插值方法包括鄰點插值方法、線性內插方法、三角線性插值方法。