[发明专利]一种面向侧扫声纳图像的重采样方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种侧扫声纳图像地理编码方法，具体涉及一种面向侧扫声纳图像的重采样方法。

背景技术

侧扫声纳是运用回声测深原理探测海底地貌和水下物体的设备，其利用换能器向水底发射声纳，反射后被拖鱼接收形成声纳影象来发现水下物体，接收到的信号通过拖缆传到甲板上的显示处理单元进行后续处理，它能够直观地提供海底形态的声成像，因其具有高精度、高分辨率以及造价较低等优点，被广泛用于海洋测绘、海底地质勘探、海洋工程等领域。原始侧扫声纳图像是按扫描线顺序排列的序列图像，不具备整体性的地理方位，因此需要对其进行地理编码以便进一步的分析和应用。重采样是侧扫声纳数据的地理编码过程中的重要环节，它利用侧扫声纳扫描线和拖鱼航迹间的几何关系，通过一系列运算实现原始侧扫声纳数据到地理编码目标图像像素映射。由于侧扫声纳在进行数据采集时，拖鱼因受到海流、潮汐以及船体转弯等影响，其航行轨迹很难使用精确的函数来抽象，进而导致重采样成为一个极其复杂的非线性计算过程，无法直接利用卫星遥感领域中的重采样方法。目前，对侧扫声纳数据的地理编码通常采用直接重采样的方式，即从侧扫声纳数据出发，利用拖鱼航迹与声纳扫描线之间的几何关系，将扫描线直接投影到地理编码目标图像中，进而生成带有地理空间参考的侧扫影像。基于这种方式进行重采样后，地理编码目标图像常常会存在缝隙，即相邻扫描线在投影解算后，其间会产生空白区域，影响海底实际影像的显示效果，这是由于船速不均或船体行进方向改变而导致的。关于缝隙的消除，通常有两种解决方法，一是通过降低重采样图像的分辨率来弱化缝隙，但这种方法无法处理缝隙较大情况，同时容易造成编码后图像清晰程度的损失；另一种是通过滤波处理来消除缝隙，但这种方法需要根据图像效果来对整幅影像进行多次滤波运算，计算量较大，且需要人工干预，处理过程效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术不足提供一种面向侧扫声纳图像的重采样方法，该重采样方法能够生成具有高空间分辨率的侧扫声纳地理编码图像，并且具有较高的处理效率。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种面向侧扫声纳图像的重采样方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：解析侧扫声纳图像文件的文件头信息，获取侧扫声纳图像文件中至少以下两个属性参数：斜距量程R和通道像宽ppc；

步骤二：顺序读取侧扫声纳图像文件中的扫描线数据及其对应的拖鱼高度信息、接收时间信息和扫描线序号，利用斜距校正模型对获取的扫描线数据进行斜距校正处理，并将处理结果存储至斜距校正文件；

步骤三：顺序读取与侧扫声纳图像文件对应的航迹线文件，提取拖鱼的航迹点坐标序列、接收时间序列和事件编号序列，利用侧扫声纳拖鱼航迹处理方法，拟合出拖鱼实际的航行轨迹，并计算拖鱼在接收每条扫描线数据时所处的地理坐标；

步骤四：在步骤二和步骤三的基础上，利用侧扫声纳图像地理编码技术，解算各扫描线端点的地理坐标，将解算出的各扫描线端点地理坐标存储至扫描线端点坐标临时文件，同时计算该侧扫声纳图像文件所覆盖空间的最小外接矩形，记录该侧扫声纳图像文件所覆盖的空间四至范围；

步骤五：根据步骤四中计算出的侧扫声纳图像文件所覆盖的空间四至范围和需要的重采样分辨率创建侧扫声纳图像文件的重采样图像，并将重采样图像中的各像素值初始化为零；

步骤六：顺序读取由步骤二所创建的斜距校正文件中对应的扫描线数据，取相邻两条扫描线数据，同时在步骤四中所创建的扫描线端点坐标临时文件中顺序读取与该两条扫描线相对应的扫描线端点坐标，构建包含该两条扫描线的最小外接矩形，然后依据该矩形左上角点和右下角点的地理坐标和需要的重采样分辨率计算该最小外接矩形在重采样图像中对应的像素坐标，藉此获得当前待进行重采样操作的图像区块；

步骤七：对步骤六中获得图像区块的每一像素进行共轭点解算，并根据双线性插值法确定共轭点的像素值；

步骤八：返回步骤六，直至扫描线端点坐标临时文件中所有的记录处理完毕。

作为改进，所述步骤二中，利用斜距校正模型对获取的扫描线数据进行斜距校正处理的具体过程为：

首先，将斜距校正后侧扫声纳图像上所有像素点的像素值初始化为零；