[发明专利]一种用于显示异常水体的声学图像处理方法

说明书

本发明公开的是一种用于显示异常水体的声学图像(以下简称为声图)处理方法，其方法包括声学图像预处理方法、声学图像去噪方法、声学图像增强方法和声学图像增强方法。声学图像预处理方法去除了异常水体声学图像的部分噪声，减少了需要处理的声图数据量；声学图像去噪方法去除了异常水体声学图像的大量噪声，使得图像变清晰，声学图像增强方法提高了异常水体的对比度，降低了异常水体的识别难度；声学图像校正方法解决了异常水体声学图像的失真问题。本发明可以用于声纳等其他使用声学方法采集图像的设备，使得经过处理后的图像变得清晰，有用目标对比度高且不失真。从而为提高海洋探测技术提供了参考。

技术领域

本发明属于水声图像处理技术领域，更具体的，涉及到一种用于显示异常水体的声学图像处理方法。

背景技术

海洋约占地球表面积的71％，目前为止，人类已探索的海底只有5％，还有95％大海的海底是未知的，因此对于海洋中异常水体的研究正逐渐成为当今世界的研究热点。

异常水体的探测技术目前主要是采用水下摄像机、深潜器探测和地震勘探技术，采用水下摄像机、深潜器探测方法的优点是直观、探测精度高，缺点是应用范围小，作业复杂，效率低；地震勘探技术可以对目标区进行大范围的分布调查，该方法的优点在于探测范围广，缺点是探测精度低，误差较大，为了更加快速、有效地探测到异常水体，中国科学院声学研究所东海研究站采用声学探测方法自主研发了一套异常水体声学探测系统，该系统可以显示出异常水体的声学图像。

由于海洋环境噪声和测量船本体噪声的干扰，获得的声学图像含有噪点，模糊不清，对于异常水体的识别造成了干扰，也因为异常水体的声学反射界面具有“软界面”的特性，相比于海底的“硬界面”，回声反射强度较弱，声学图像显示不明显，所以进一步加大了异常水体的识别难度，同时测量船在航行过程中，船速不能完全保持恒定，导致每一数据帧间的距离是不一样的，原始声图的探测深度和航行距离的比例不相等，异常水体声学图像失真。因此需要一种用于显示异常水体的声学图像处理方法，显示出经过图像处理后的异常水体声学图像，降低异常水体的识别难度，能够精确探测和精确显示出异常水体。

发明内容

针对已有技术的不足和改进需求，本发明提供了一种用于显示异常水体的声学图像处理方法，其目的在于解决声图采集单元采集的原始声学图像模糊不清，异常水体显示不明显，对比度低的问题，以及声学图像失真的问题。

为实现上述目的，提供了一种用于显示异常水体的声学图像处理方法，所述的异常水体声学图像处理方法包括声学图像预处理方法、声学图像去噪方法、声学图像增强方法和声学图像校正方法。

进一步地，根据权利要求1所述的一种用于显示异常水体的声学图像处理方法，其特征在于：所述的声学图像预处理方法计算过程为：

S11.假设探测系统发射的信号为连续波(CW)信号，则对该信号采用带通滤波和希尔伯特变换法处理，假设探测系统发射的信号为线性调频(LFM)信号，则对该信号采用相关方法处理。

S12.对上一步处理后的声图数据进行降采样处理，降低后期图像处理的难度，同时也不会丢失有用信息，降低图像质量。

进一步地，根据权利要求1所述的一种用于显示异常水体的声学图像处理方法，其特征在于：声学图像去噪方法采用空域维纳滤波方法，该方法是利用图像的局部统计特性，按照最小均方误差准则来处理图像，可以滤除加性和乘性白噪声，并且还保留了目标的边缘信息，该方法的计算过程为：

S21.假设x(i,j)是无噪声图像中点(i,j)的像素值，y(i,j)是含有噪声图像中点(i,j)的像素值，n(i,j)是均值为0，方差为的高斯白噪声，则含有噪声图像中点(i,j)的像素值为

y(i,j)＝x(i,j)+n(i,j)

在宽度为N的模板下，观测到含噪图像的局部均值为