基于快速小波分形插值的声纳图像缩放算法

本文讨论主动图像声纳的图像结果显示问题,主要介绍一种基于快速小波分形插值的实时声纳图像缩放算法。并通过对合成孔径声纳图像数据进行算法比较,发现此算法比通用的图像插值算法,如双线性插值和双三次样条插值等,具有更好的性能。由于可以分块并行实现,因此本算法易于应用于实时图像声纳工程中。     

基于集群的高频合成孔径声纳并行处理方法

大测绘带下的高频合成孔径声纳需要解决的主要问题是海量数据的实时处理。该问题对数据处理的计算平台、成像处理和架构提出了很高的要求。本文利用非均匀离散快速傅里叶变换改进了成像算法,使之能够适应采用了多子阵技术的合成孔径声纳;提出了高频合成孔径声纳信号并行处理方法,在集群上实施了该方法,并进行了湖试试验。实时成像结果表明,改进的并行处理方法可以满足分辨率为距离向4cm、方位向5 cm,测绘带宽为200m的高频合成孔径声纳实时成像要求,具有较高的稳定性。     

高速红外图像判读系统设计研究

针对实时跟踪领域事后图像判读处理数据量大、时间冗长的问题，提出了一种新型高速图像判读系统．该系统基于多线程乒乓缓冲技术，实现了图像加载、显示及处理三项工作相互独立和并行执行．通过对红外图像进行灰度拉伸，预处理，亚像元插值细分等操作，有效提高了判读准确度．实验表明，该判读系统提高了数字图像判读系统的工作效率，大大缩短了数据处理时向．     

第七讲侧扫声纳

侧扫声纳是探测海底地形地貌的重要工具，计算机技术的广泛应用极大地促进了侧扫声纳的发展．文章介绍了侧扫声纳的发展过程、典型应用、工作原理、声图成像特征及发展趋势。     

基于光学图像的目标姿态判读处理

 采用摄像测量方法获取目标的飞行姿态是目前靶场主要测量手段之一。目标姿态可以用目标轴线在空间的方位来描述,即姿态的判读处理就是要提取线的空间位置。在进行图像判读处理时除采用传统的基于点的判读处理手段外,还应根据不同的目标类型采用不同的判读处理方法,文中给出了基于首尾两点的判读处理、基于线的判读处理和基于模型的三种判读处理方法,有效解决了不同类型目标的判读处理问题。     

一种合成孔径声纳图像线目标提取方法

本文研究了针对高分辨率合成孔径声纳图像中常见的管道、线缆等重要水下设施的线目标提取方法。基于图割理论的Grab Cut算法相比其他迭代算法具有较快的收敛速度,但需要人工辅助选定前/背景区域的初始化条件;为此,本文设计了基于尺度放缩后进行Radon变换的感兴趣区域提取环节,作为Grab Cut的初始化步骤解决方案,使之可以快速自动解译;此外,该优化方案还缩小了模型训练的样本容量,提升了直线目标的提取精度和效率。经实验验证,该方法可以快速准确地提取直线目标,且具有相对较强的鲁棒性。     

基于机器视觉的ROV水下管线自动跟踪方法

针对混浊水下管线检测过程中由于光学图像成像不清而难以实现自动跟踪的问题,提出一种基于机器视觉和声纳图像处理的水下管线自动跟踪方法。鉴于声纳图像噪声大的问题,该方法采用Gabor滤波器增强管线特征,然后通过二值化,以及Canny边缘提取管线轮廓,最后通过霍夫变换得到管线的几何特征。为了提高管线提取的效率,采用卡尔曼滤波对管线走向和位置进行预测。通过ROV实验,结果表明,该方法能够减少图像搜索的面积,减少处理时间,成功地提取出管线特征。该方法应用于混浊水下管线跟踪是可行的、有效的。     

新型高速视频图像记录判读系统

介绍了新型高速视频图像记录判读系统的特点、组成和功能,并采用了一种改进的自动判读方法.该系统利用集成在高速CMOS摄像机上的存储器记录数字视频序列图像,并利用高速接口下载到计算机移动硬盘或可读写光盘上,以供事后使用判读软件对记录的图像进行分析处理.运用数学形态学图像处理方法滤除二值图像的噪声,较好地实现了清晰提取目标边界的目的.针对自动判读与半自动判读的不同要求,采用不同的细分技术.在现有分辨率的情况下,达到对目标边缘亚像元级定位的目的,显著提高测量准确度.对其他类似系统的研制有一定的借鉴作用.     

基于多分辨分析的合成孔径声纳相干斑抑制研究

相干斑噪声的存在使合成孔径声纳图像不能正确反映目标的反射特性,严重影响了图像的质量,降低了对图像的分析和理解性能。一个良好的合成孔径声纳图像相干斑抑制算法,必须在有效抑制相干斑噪声的同时,尽量保持图像中的边缘、点目标等细节信息。小波变换具有多分辨特性,可以利用其多分辨特性进行图像噪声消除。由于合成孔径声纳图像相干斑具有乘性噪声的性质,这就需要对其合成孔径声纳图像进行对数变换,把乘性噪声转换成加性噪声。然后对加性噪声进行小波多分辨分析和阈值处理,剔除小于阈值的小波系数后进行逆小波变换和指数变换,从而获得抑制相干斑噪声后的新的合成孔径声纳图像。从相干斑抑制的结果可以看出,基于多分辨分析的相干斑噪声抑制算法能够有效降低合成孔径声纳图像中的相干斑噪声。     

声纳方程的瞬态形式讨论

本文提出用瞬态信号的能谱级代替稳态信号的声强级来定义声纳参数，并以短柱声散射为例，运用数值模拟方法，验证用能谱级定义声纳参数，声纳方程是比较有效的，这为应用声纳方程处理瞬态声信号从而获得目标强度提供了一种有效可行的方法。     

点云投影结合轻量化卷积神经网络实现三维成像声呐快速目标分类*

三维成像声呐的成像结果是三维点云，基于点云的三维成像声呐目标分类方法具有网络结构复杂，计算量大的特点，针对这一问题本文提出了一种将三维成像声呐成像结果从三维点云投影至二维图像的方法，并且使用轻量化卷积神经网络实现了三维成像声呐快速目标分类。该方法首先对三维成像声呐波束形成后的波束域数据进行最大值滤波和阈值滤波，降低点云数据维度；接着，依据三维成像声呐的波束方向，将点云投影为深度图和强度图，分别保存点云的位置信息和强度信息；然后，利用深度图和强度图分别作为第一个通道和第二个通道构建混合通道图，将混合通道图作为目标分类网络的输入，从而将三维点云的目标分类问题转换为二维图像的目标分类问题；最后使用MobileNetV2网络实现了三维成像声呐快速目标分类。实验结果表明，通过本文提出的投影方法可以用二维图像分类网络完成三维成像声呐点云的目标分类任务；而且混合通道图比单独的强度图和深度图收敛速度更快，结合目标识别网络可以25fps实时的进行目标分类，在真实数据集上分类精度达到了91.13%。     

水声信号处理领域新进展

本文介绍近30年来水声信号处理领域理论研究的新进展和在声纳设计中的应用。包括水声信号建模、声场匹配、海洋波导和内波现象的探索和研究、声矢量场信息获取和处理,低频水声信道的时/空相关特性,水下目标辐射噪声的不变特征量提取和检测技术,水下语音、图像传输和抗干扰技术。同时概述,声纳设计的前沿领域:大孔径拖曳线列阵声纳、高分辨力合成孔径声纳、深海传呼机等的发展情况。     

进入21世纪的声纳技术

海洋开发和反潜战的需求是推动声纳技术开发的巨大动力，水声物理、水声信号处理及相关学科的发展又促使声纳设计日趋完善，本文介绍声纳技术在进入21世纪时所面临的机遇和挑战；水声信号处理领域近期研究的热点问题以及声纳系统设计中的技术创新课题。     

基于Contourlet域HMT模型的声纳图像去噪

声纳图像预处理是声纳图像目标识别与跟踪的前提;声纳图像对比度低,特性信息弱,为此,提出Contourlet域HMT模型(CT-HMT)的声纳图像去噪算法。Contourlet域中,不同方向间子带系数的相关性体现于DFB分解中,相邻尺度间父节点对应的4个子节点分布在2个可分离的方向子带上,父、子节点状态"持续性"采用Markov模型建模,尺度内Contourlet系数的"聚集性"采用混合高斯模型建模;最后,用贝叶斯准则估计无噪图像的Contourlet系数,实现声纳图像去噪。实验结果从视觉效果和定量分析两方面验证表明,本文算法能有效地抑制噪声,提取声纳图像的弱特征信息,较好地保全了图像的边缘和轮廓信息。     

一种快速产生数字式高精度高斯噪声的新方法

伪随机噪声在信号分析和信号处理中具有重要的实用价值，高晰随机信号是一种最常用的信号形式，本文给出一种产生高斯噪声序列的新方法，利用先进的ＤＳＰ芯片编程技术，将高速产生的均匀分布噪声进行抽样变换，得到了高精度的高斯分析噪声序列，因此这种方法产生的高斯噪声统计特性好，周期长，性能稳定，符合声纳和通信等有关领域的要求，本文给出了原理分析，系统设计及实际应用结果。     

基于数学形态学的声纳主动探测信息净化方法

针对主动声呐探测画面中混响和被动条状干扰问题,提出了一种基于数学形态学滤波的主动探测信息净化方法。该算法通过研究数学形态学滤波器的频响特性,构造与主动声呐探测画面中目标频率特性匹配的结构元素,然后对主动声呐探测画面进行形态学滤波处理,估计主动声呐探测画面的干扰背景,最后进行探测信息净化,并利用形态学滤波对净化后图像进行增强。海试数据处理结果表明,该文方法能够有效抑制低频被动条状干扰以及混响背景,使点状目标在图像中表现更为明显,更有利于目标检测。     

Recommendations for enhancing the role of the auditory modality for processing sonar data

Submarine warfare continues to pose a threat in present-day military operations. Visual displays play a dominant role for operator detection and classification of underwater and surface targets. However, the visual modality is ineffective for the detection of transient signals. In spite of quieter submarines, transient sounds such as hull popping are difficult to disguise, which makes them more likely to be detected via an auditory display. Operators tend to use auditory displays less often because several factors can impede effective aural processing. In this paper, the sonar problem is reviewed followed by some proposed techniques for making more effective use of the auditory modality for the presentation of sonar signals as a means of further improving operator detection and classification of targets. Some recommendations for augmenting the aural presentation of sonar signals over headphones are then discussed. Key research areas include: (1) a reduction of the sound level of the ambient noise in noisy environments should improve the likelihood that the operator will detect weak signals; (2) the provision to replay sound bites of interest and to compare these against a library of known archetypes should lead to increased accuracy in target classification; (3) the ability to present sonar beams in a three-dimensional auditory display where the spatial position of each sonar beam corresponds to the actual position of the source in the ocean should enable the operator to monitor multiple beams and increase his/her situational awareness. Ultimately, the viability of an auditory display is dependent on operator hearing acuity.