[发明专利]一种基于水体分层滤波的水下热源探测定位方法

权利要求书

1.一种基于水体分层滤波的水下热源探测定位方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)水体中水下热源的热辐射仿真，采用SolidWorks软件对海洋和潜艇进行几何模型的建立，运用ICEMCFD对建立好的几何模型进行网格的划分，接着将网格导入Fluent进行求解器的相关设置，用Tecplot对求解计算得到的结果进行后处理；

(2)实测获取水下目标红外图象，包括以下子步骤：

(2.1)利用实验室的中波制冷红外相机在外场环境下，选择晴朗的天气环境，在设定时间点每隔设定时间段拍摄一序列照片，获取水下目标在热平衡状态下的红外图像；

(2.2)利用拍摄得到的红外序列图像，从拍摄到的红外序列图像中选取预设时间后的图像，作为热平衡状态下的红外图像；

(3)水体分层滤波步骤，包括以下子步骤：

(3.1)确定水体本身温度、盐度和密度的关系；

(3.2)水体分层滤波，根据疑似目标区域的灰度和非疑似目标区域的灰度间的方差准则，利用水体不同分层情况下的疑似目标区域与非疑似目标区域的方差和最优方差准则确定最佳的分层深度，由此得到目标的准确位置；

(4)水下热源探测定位，将上述红外图像依次遍历分成m*m大小的图像块b_i，总共有s块，利用空间约束均值聚类算法把b₁,b₂,b₃,...,b_s分为下有目标图像区域与下无目标图像区域两类，m*m代表模板的大小。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中所述空间约束均值聚类算法具体为：

(4.1)：对于所有样本点b_i，计算距离比

选择V_i最小的点b_i作为第一个类心，并置q＝1；

(4.2)：对p＝1,2，将b_i，i＝1,2,...,s分配到离它最近的类，并更新类心 i＝1,2，N_i是第i类的样本数；

(4.3)：置q＝q+1，若q＞2，算法中止；

(4.4)：选择下一个类的最佳初始中心点为使最小的点b_i，转入(4.2)。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，根据聚类后的结果，将灰度值大的那一类作为水下目标的一类，灰度值小的一类作为非水下目标的一类，最后通过空间约束聚类算法得到水下目标的位置。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：

(1.1)确定所建几何模型的大小尺寸和潜艇基于海洋所处的位置；

(1.2)采用TGrid/(Tet/Hybrid)混合结构对几何模型进行网格划分；

(1.3)启动Fluent并导入划分好的网格，设置求解器及操作条件，对物理模型、边界条件、初始条件等相关条件进行设定。