侧扫声纳图像实时增强技术

本文从声纳原理和测量实践出发，针对海底图像实时判读问题，首次将负反馈分析理论引入海底图像处理，论述了海底声纳图像快速增强处理方法，探讨了数据采集实时性、图像处理复杂性、外业环境干扰强等矛盾的解决方法，实现了实时多色调海底声纳图像快速增强显示，首次提出侧扫声纳图像镶嵌必须考虑增益因素。实验结果表明：海底图像满足野外环境下的声纳作业要求，声纳数据符合目标信号、系统增益控制和目标判读三个层面的要求。     

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。     

基于实时帧迭代反向投影算法的图像序列超分辨率处理

提出一种实时帧迭代反向投影算法实现对图像序列的超分辨率处理。通过建立虚拟全景图像及其迭代权阵,实现迭代反向投影的逐帧处理,从而可实时地对视频图像序列作超分辨率处理。另外还采用了基于光流计算的分层迭代图像配准、双线性插值模拟采样、阈值先验约束、坐标系同步变换等技术来提高算法的有效性。通过对仿真和实际视频序列的处理对算法进行了验证。     

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。     

基于相关性的医学图像插值算法

鉴于医学图像层间插值是图像三维重建的关键环节,它直接影响人体组织器官三维重建结果的准确性;为克服以往医学图像插值方法低效率,边缘模糊的缺陷,提出了一种新的医学图像插值算法;该方法利用人体断层扫描数据中体素相关性和组织相关性,对人体组织进行分类,采用以不同的方式对不同类别的点进行插值,并对这些点进行校验;实验结果表明,该算法在插值图像的精度以及时间上比现有的同类插值算法有了很大的改善,图像边缘更加清晰,能有效地应用于三维重建。     

第二讲合成孔径声纳成像及其研究进展

文章在介绍了图像声纳的特点、合成孔径声纳（synthetic aperture sonar,SAS）产生背景和发展过程的基础上,对合成孔径声纳的原理、技术难点、成像算法等问题进行了讨论.着重分析了合成孔径声纳成像过程中高分辨率的获取方法、水声信道对成像的影响、多子阵技术及其成像算法、稳定的声纳运动平台和运动监测问题、运动补偿与自聚焦方法等.文章还给出了国内外合成孔径声纳研究的最新进展情况,进而展望了合成孔径声纳的应用前景.     

小波双线性插值搜索算法及其在光学遥感图像中的应用

详细分析了在小波双线性插值中高频外推阈值门限与峰值信噪比的变化关系,提出了基于峰值信噪比最大的小波双线性插值搜索算法。提出的算法能够自动搜索到峰值信噪比最大的高频外推最佳阈值门限,实现了在不破坏光学遥感图像原始信息的情况下,提高了图像的空间分辨率,有利于对图像的细节信息进行观察分析。实验结果表明:该算法能够得到比双线性插值和全小波插值更高的峰值信噪比、熵值和更好的图像细节效果,是一种适合提高光学遥感图像分辨率的有效算法。     

小波双线性插值迭代算法应用于光学遥感图像

分析了小波双线性插值中高频外推阈值门限与重建图像峰值信噪比的变化关系，提出了峰值信噪比最大小波双线性插值迭代算法.提出的算法能够自动搜索到峰值信噪比最大的高频外推最佳阈值门限，实现了在不破坏光学遥感图像原始信息的情况下，提高图像的空间分辨率，有利于对图像的细节信息进行观察分析.实验结果表明，该算法重建图像的峰值信噪比比双线性插值和全小波插值重建图像的峰值信噪比高5.5 dB和2.5 dB，重建图像的熵增加到原图像的1.3倍.     

基于小波双三次插值提高光学遥感图像空间分辨率的研究

为了尽可能的保持光学遥感图像的原始信息,提高图像的空间分辨率,有利于对图像的细节信息进行观察分析,本文提出了小波双三次插值方法,并将其应用于提高光学遥感图像空间分辨率.实验结果表明,该算法得到了比全小波插值和小波双线性插值更高的峰值信噪比和更好的图像细节效果,是一种适合提高光学遥感图像分辨率的有效算法.     

基于模糊隶属度的图像空间距离修正插值算法

为解决传统图像插值算法存在的边缘模糊和边缘锯齿,提出了一种基于像素点模糊隶属度的图像自适应插值方法.该方法首先根据图像的梯度与相角特性,确定像素点的模糊隶属度,再根据图像的局部不对称性在一维方向上修正插值点空间距离,并将一维修正结果转化到二维图像空间,最终将修正后的空间距离应用到传统双线性插值和双立方插值中.实验结果表明,该算法改善了图像的信噪比,有效抑制了边缘锯齿和边缘模糊的发生.     

A beam interpolation algorithm in digital multi-beam sonar

I.IntroductionThedigita1operationins0narsystembringsagreatadvantageinbeamforming.Itispos-sib1etorealizesomcalg0rithmsindigita1technique,whichisusua11yhardtoorimpossib1etoAnp1ementintraditiona1ana1ogues0nar.Asanexamp1e,ageometrygraphofcirclearrayisil-1ustratedinFig,1.Thetotalnumber0farraye1ementisN.Therearetwokindsofbeam.TheA-c1assbeamconsistsof2M-le1ements,thesteeringdirectionisjustlocatedintheposi-honofoneofthearrayelement;TheB-classbeamconsistsof2Me1ementsandthesteeringdirectionisinthem…     

数字多波束声呐的一种内插算法

数字多波束声响的每一波束具有固定指向．为了在空间域得到较高的分辨力，减少声呐设计中的硬件开销，波束成形后的内插是十分必要的．本文基于抛物线三点与五点内插的原理，提出一种简单易行，精度较高的波束内插算法，并以直线阵和圆弧阵为例，说明这种算法的实现方法。实际计算机模拟结果表明，本文提出的算法可以改善多波束系统的指向特性，提高对目标的分辨精度．     

复Contourlet域有向图与高斯混合模型的声呐图像增强

提出了复Contourlet域(CCT)中有向图与高斯混合模型的声呐图像增强算法。采用复Contourlet分析提取各尺度中声呐图像每一方向的弱特征信息;为建立特征信息间的联系,考虑复Contourlet域相邻尺度间子带系数的状态具有Markov性,子节点系数的状态依赖于父节点系数状态,构建有向概率图模型反映复系数的这种持续性;尺度内,构建高斯混合模型来建立同尺度中特性信息的联系,以两状态高斯混合模型来表征子带系数的非高斯边缘分布;最后,采用期望最大(EM)算法训练模型参数估计增强图像的系数,实现声呐图像增强。实验结果表明,本文算法与小波域隐马尔可夫树(HMT)算法、Contourlet域HMT算法相比,峰值信噪比(PSNR)增大4 dB以上,结构相似(SSIM)指数增加0.3;本文算法不仅能较好地抑制了声呐图像的强噪声,同时保留了图像边缘和轮廓等弱特征信息。      

一种声图直航段数据自动提取及镶嵌的方法

声图镶嵌是利用成像声纳获得声图进行测深、水下地形地貌测绘的重要应用方向。常见的成像声纳多要求声纳载体做直线运动,而实际应用中载体有大量转弯的情况。为此提出了一种声图直航段数据自动提取方法,该方法首先利用Douglas-Peucker算法对声纳航迹进行抽稀处理,之后利用相邻抽稀点之间的距离判断数据是否为直航段,最后将直航段图像提取出来。获得直航段数据后,利用地理信息对声图进行镶嵌处理。对千岛湖湖底地貌图像进行了处理,获得了较好的镶嵌结果。     

Precise bearing and automatic target tracking in digital sonar

I.IntroductionItiswellknownthatthepreciseestimationofDOA(DirectionOfArrival)oftargetisanimportantthesisinpassivesonardesign.TheoptimumestimationaccuracyexpressionforlinearrayispresentedbyLewisalldothersll-3].Basedonthepointofviewoftime-delayestimation,Carteretal.showthattheaccuracyoftime-delayestimationofreceivedsignalbetweentwodifferentchannelscanreachtheoptimumCramer-RaolowboundI4-6].Forthedigitalsonarthebearingbeamdirectionisusuallyequal-spaceddistributedwithino-36o".Inordertofindthep…     

Experimental verification of an interpolation algorithm for improved estimates of animal position

This article presents experimental verification of an interpolation algorithm that was previously proposed in Jaffe [J. Acoust. Soc. Am. 105, 3168-3175 (1999)]. The goal of the algorithm is to improve estimates of both target position and target strength by minimizing a least-squares residual between noise-corrupted target measurement data and the output of a model of the sonar's amplitude response to a target at a set of known locations. Although this positional estimator was shown to be a maximum likelihood estimator, in principle, experimental verification was desired because of interest in understanding its true performance. Here, the accuracy of the algorithm is investigated by analyzing the correspondence between a target's true position and the algorithm's estimate. True target position was measured by precise translation of a small test target (bead) or from the analysis of images of fish from a coregistered optical imaging system. Results with the stationary spherical test bead in a high signal-to-noise environment indicate that a large increase in resolution is possible, while results with commercial aquarium fish indicate a smaller increase is obtainable. However, in both experiments the algorithm provides improved estimates of target position over those obtained by simply accepting the angular positions of the sonar beam with maximum output as target position. In addition, increased accuracy in target strength estimation is possible by considering the effects of the sonar beam patterns relative to the interpolated position. A benefit of the algorithm is that it can be applied "ex post facto" to existing data sets from commercial multibeam sonar systems when only the beam intensities have been stored after suitable calibration.     

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。