[发明专利]采用多波束声纳和激光辅助照明成像设备的融合成像方法

说明书

本发明提出的是采用多波束声纳和激光辅助照明成像设备的融合成像方法，具体包括以下步骤：将多波束声纳设备、激光辅助照明设备和光学成像设备安装于同一水下密封结构中；调节多波束声纳设备的传感器探头与光学成像设备的视轴和激光辅助照明设备的光轴方向一致；多波束声纳设备发出声纳探测水下目标，将获得的声纳图像传输至融合成像处理系统，获得水下目标的高清图像；标记出光学成像设备图像中存在目标的条带区域，启动激光辅助照明设备；对图像进行算法处理，获得目标的高度，根据声纳图像得到目标的宽度信息，在图像显示器中显示出水下目标的高度和宽度。本发明可以大大提高水下目标的探测距离和识别概率。

技术领域

本发明涉及水下成像技术领域，更具体地，涉及一种采用多波束声纳和激光辅助照明成像设备的融合成像方法。

背景技术

水下声成像是在海洋等水环境中，以声波为媒介，对发射声波的反向散射回波进行接收，并通过一定算法处理后形成被观测区域的图像。声波在水中的传播衰减较小，传播距离远，所以声探测是水中大范围、远距离探测和定位的最有效手段。但是声纳图像存在的缺点是分辨率较光学图像低，目标的局部特征表达能力差。

光学图像受光照、水质等环境因素影响大，探测距离一般较短。当激光辅助照明成像时，会在水下产生前向散射和后向散射，前向散射会增大光在水中的传播距离，会影响图像分辨率和目标与背景间的对比度；后向散射会使水下成像产生饱和作用，使得图像具有较明显的灰白效应，影响对有用信息的采集。

综上，由于水中环境的特殊性，单一传感器受到各方面因素综合作用，较难获得对水下环境和水下目标的准确、全面、可靠的信息。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种采用多波束声纳和激光辅助照明成像设备的融合成像方法，可以大大提高水下目标的探测距离和识别概率。

本发明的解决技术方案：采用多波束声纳和激光辅助照明成像设备的融合成像方法，包括以下步骤：

1）将多波束声纳设备、激光辅助照明设备和光学成像设备安装于同一水下密封结构中，并连接融合成像处理系统和电池；多波束声纳设备和光学成像设备底部加装位置调节装置；

2）在使用前，调节多波束声纳设备的传感器探头与光学成像设备的视轴和激光辅助照明设备的光轴方向一致；前期校正完成后，将各设备的位置完全锁死，保证工作时光学成像设备和多波束声纳设备的视轴方向保持一致；

3）装置进入水下正式工作时，除了激光辅助照明设备先不启动，其他设备都启动；

4）多波束声纳设备发出声纳探测水下目标，将获得的声纳图像传输至融合成像处理系统，融合成像处理系统通过相关算法对声纳图像处理，获得水下目标的高清图像；

5）根据光学成像设备和声纳设备视场大小的比例，融合成像处理系统标记出光学成像设备图像中存在目标的条带区域（条带宽度为目标对应的宽度）；启动激光辅助照明设备后，通过观察图像显示器，手动控制位置调节装置上的旋钮，使得照明光束在条带区域中扫描；光束照到目标上时，图像显示器给出光学图像；

6）融合成像处理系统对步骤5）得到的图像进行图像去噪增强、自适应二值化分割、像素消融及聚类算法处理，获得目标的高度，根据声纳图像得到目标的宽度信息，在图像显示器中显示出水下目标的高度和宽度。

所述步骤2）具体包括以下步骤：

①把水下密封结构整体放置在水质干净、光照条件好的水下，启动各设备；

②初步调整位置调节装置，使得多波束声纳设备、激光辅助照明设备和光学成像设备三种设备的的视轴和光轴方向基本一致；

③在水下密封结构整体的前方距离10m处放置两个大小相同的物体，两个物体的位置相隔尽量远，但必须在多波束声纳和光学成像设备的成像视场内；