基于特征點(diǎn)的側(cè)掃聲吶圖像拼接技術(shù)研究.pdf

1、隨著陸地資源的日漸短缺，充分開(kāi)發(fā)和利用海洋資源已成為21世紀(jì)各國(guó)不可忽視的一部分，捍衛(wèi)海洋權(quán)益和海洋安全也已經(jīng)上升到戰(zhàn)略高度。目前對(duì)海洋世界的探索主要是運(yùn)用聲吶設(shè)備，通過(guò)接收向水下發(fā)射的聲波的回波信號(hào)生成聲吶圖像，對(duì)聲吶圖像進(jìn)行分析處理以達(dá)到探索海洋的目的。但是目前最常用的側(cè)掃聲吶生成的圖像都為條狀圖像，不便于觀察海底全貌，在海底地貌測(cè)繪、海底資源開(kāi)發(fā)、海底作戰(zhàn)等重要領(lǐng)域的應(yīng)用受到制肘，為此，本文對(duì)側(cè)掃聲吶圖像拼接技術(shù)相關(guān)算法進(jìn)行深入研

2、究，主要工作如下：
　　對(duì)Triton Imaging Inc公司創(chuàng)建并使用的聲吶設(shè)備配套(.XTF格式)文件進(jìn)行數(shù)據(jù)解碼，讀取側(cè)掃聲吶圖像數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)、船航向、速度數(shù)據(jù)等相關(guān)信息，生成條狀聲吶圖像；針對(duì)聲波在傳播過(guò)程中損耗等問(wèn)題造成的聲吶圖像灰度值反差大現(xiàn)象對(duì)其進(jìn)行灰度校正；針對(duì)船速變化引起的側(cè)掃聲吶圖像縱向比例失真現(xiàn)象對(duì)其進(jìn)行速度校正；針對(duì)聲吶圖像生成時(shí)存在目標(biāo)在靠近中央盲區(qū)區(qū)域橫向壓縮較大，在遠(yuǎn)離中央盲區(qū)區(qū)域壓縮較小的問(wèn)

3、題對(duì)其進(jìn)行斜距校正；針對(duì)聲吶圖像噪聲多的原因進(jìn)行分析，并對(duì)噪聲進(jìn)行建模分析，利用常用圖像去噪方法對(duì)聲吶圖像進(jìn)行去噪處理，并對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析；采用自適應(yīng)中值濾波與偏微分方程相結(jié)合的方法對(duì)聲吶圖像進(jìn)行濾波處理，經(jīng)驗(yàn)證該方法對(duì)聲吶圖像去噪效果較好，可以有效去除圖像噪聲。
　　針對(duì)側(cè)掃聲吶圖像拼接相關(guān)技術(shù)在海底作戰(zhàn)、海底救援等領(lǐng)域?qū)ζ唇訉?shí)時(shí)性的要求，對(duì)常用圖像配準(zhǔn)算子進(jìn)行了系統(tǒng)的對(duì)比分析，并且深入研究了配準(zhǔn)速度非常快的ORB(Ori

4、ented Brief)算法，針對(duì)ORB算子對(duì)圖像紋理豐富區(qū)域提取的特征點(diǎn)過(guò)多、分布不均勻等問(wèn)題提出基于網(wǎng)格分割的方法，實(shí)現(xiàn)了在不影響配準(zhǔn)精度的情況下對(duì)聲吶圖像的快速拼接；針對(duì)側(cè)掃聲吶圖像拼接技術(shù)在海底地貌測(cè)繪、海底資源開(kāi)發(fā)、海底沉積物識(shí)別等領(lǐng)域?qū)ζ唇泳_度的要求，著重對(duì)KAZE算子進(jìn)行深入研究，給出其對(duì)聲吶圖像配準(zhǔn)結(jié)果，并從實(shí)時(shí)性、魯棒性、精確性三方面對(duì)本文涉及到方法進(jìn)行對(duì)比分析，給出分析結(jié)果。
　　利用RANSAC算法計(jì)算出待