[发明专利]一种成像声纳实时处理系统中的图像压缩解压方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及声纳信号处理的技术领域，特别涉及一种成像声纳实时处理系统中的图像压缩解压方法及系统。

背景技术

成像声纳是利用水下声波对目标成像，进而进行探测和定位的设备。随着声纳技术的发展，以及计算机处理能力的不断进步，军民两用领域均对成像声纳的处理速度和处理效率提出了更高的要求。处理速度需求的提高驱使产生了声纳实时处理系统，处理效率需求的提高使得声纳的技术指标，尤其是测绘带宽度有了很大的提升。

上述背景决定了成像声纳的两个性质：实时性和大数据量。实时性带来的特点是，在声纳系统中，数据以流的方式进行传输和交互，理论上可以无限期运行，从而忽略了文件的概念。这就表明，原始数据在系统中是以每次一帧或数帧的方式周期传输的，图像是以每次一行或者若干行的方式周期传输的。因此原始数据和图像数据在传输时均为一维的概念，而不是从文件角度考虑的二维概念。

随着声纳平台的多样化发展，部分脱离母船的成像声纳平台要求图像数据在空中做无线传输，以供母船实时监视和操控。典型的有半潜式航行器，也称为遥控多功能航行器(Remote Multi-Mission Vehicle,RMMV)，使用这种平台的如洛克希德·马丁公司推出的搭载有AN/AQS-20A声纳的遥控猎雷系统(Remote Minehunting System，RMS)。当前无线传输的最大问题是带宽不足，当声纳在湖泊或海洋的恶劣环境中使用时，带宽更加受到限制。而应用需求又带来数据量大的特点，为此亟需改进现有的声纳图像压缩传输的技术。

发明内容

本发明的目的在于，为克服采用现有技术的多种平台的声纳实时系统中，声纳处理子系统所在平台与母船显控子系统之间通信时可能带宽不足的问题，本发明提供一种成像声纳实时处理系统中的图像压缩解压方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种成像声纳实时处理系统中的图像压缩方法，所述压缩方法包含：

步骤101)对实时的声纳图像的行数据进行DCT变换，得到DCT系数；

步骤102)将得到的DCT系数划分为S段，截取第一段DCT系数；

步骤103)将截取的第一段DCT系数再划分为若干子段，然后对各子段包含的DCT系数分别进行量化压缩处理，完成图像压缩；

其中，所述的量化压缩处理的原则为：针对较低频段数据采用较多位数进行整型量化，针对较高频段数据采用较少位数进行整型量化。

可选的，DCT变换的公式为：

其中，x(n)表示输入信号序列；N为序列的点数；y(k)为DCT变换后得到的系数。

可选的，上述步骤103)进一步包含：

步骤103-1)将截取的第一段DCT系数划分为4个子段，其中第一子段占截取段落的1/8，第二子段占截取段落的1/8，第三子段占截取段落的1/4，第四子段占截取段落的1/2；

步骤103-2)对第一子段的浮点型数据使用16位整型量化，具体的量化过程为：

设第一子段的DCT系数对应的数据为y₁(k)，首先求得y₁(k)序列的绝对值的最大值，再将整个y₁(k)序列归一化处理，其后乘以16位有符号整型量化范围的一半，再就近取整，计算公式为：

其中，函数abs()表示求绝对值，函数round()表示就近取整，函数max()表示求序列的最大值；

步骤103-3)采用如下三个公式分别对第二、三、四子段的数据进行量化处理，其中第二子段使用12位整型量化，第三子段使用8位整型数据量化，第四子段使用4位整型数据量化：

其中，y_i(k)表示划分得到的第i个子段，其中i＝1,2,3,4，y_i'(k)表示对第i子段量化后得到的序列。

可选的，上述的段数S应满足如下公式：

ρ(S)＞ρ₀

其中，ρ(S)为前1/S段DCT系数的均方和与整个DCT系数序列的均方和的比值，ρ₀为设置的能量含量阈值。

针对上述压缩方法，本发明还提供了一种成像声纳实时处理系统中的图像解压方法，所述解压方法包含：

步骤201)根据反量化表达式对接收的数据进行反量化，对第一子段，第二子段、第三子段和第四个子段的数据的反量化公式分别如下：