[发明专利]一种海底气体羽状流提取方法及应用

权利要求书

1.一种基于图像处理模式多波束声呐水柱数据中海底气体羽状流提取方法，其特征在于，基于对多波束声呐水体数据中存在的噪声细致分析后，发现以中央波束为轴镜面对称分布水体采样点的后向散射强度呈正相关，且WCI中气体羽状流反射强度高于对称位置水体声强，通过WCI数据对称做差实现多波束WCI初步降噪；若WCI未受第三方声呐干扰，直接对全部探测数据中每Ping的WCI二值化，再采用开操作设置阈值滤除小连通分量的方式实现对气体羽状流的提取；若有第三方声呐干扰，则先选取若干Ping不包含羽状流WCI，先对所选每Ping的WCI二值化，采用开操作设置阈值滤除小连通分量的方式将第三方声呐干扰提取出来，并对每Ping提取结果求并生成模板；然后逐一对全部探测数据WCI二值化，滤除模板内提取出的第三方干扰后，再采用开操作设置阈值滤除小连通分量的方式完成羽状流提取；

所述一种基于图像处理模式多波束声呐水柱数据中海底气体羽状流提取方法包括：

第一步，根据数据存储方式解析提取原始数据，转换为可用格式数据；

第二步，转换后的数据显示多波束记录了水深、底质和水体回波强度、采样频率、声速及波束入射角信息，利用提取到的信息，对每Ping数据进行采样点归位计算，得到每Ping水体、水深采样点实际位置信息，获取水深地形图和多波束WCI波束阵列图、扇面图、航向剖面图；

第三步，船舶、换能器自身产生的噪声仅在水体浅表层数十次采样序列中存在，直接将浅表层水体一定数量等时采样序列去除，并以中央波束为分界线，将两侧WC数据采用对称作差实现WCI中噪声的初步压制；

第四步，对滤除表层噪声并对称作差法初步去噪的WCI采用图像滤波方法，平滑增强气体羽状流目标，完成数据前处理；

第五步，多波束运行过程中是否有第三方声呐同时运行产生第三方声呐干扰，若有则选取若干Ping不包含羽状流WCI，基于大津算法OSTU计算每Ping多波束WCI二值化阈值，并设阈值系数w供用户设置，提高二值化分割效果，完成第三方声呐干扰初步分离，并执行第六步，若无第三方声呐干扰则转至第七步；

第六步，对二值化后的若干Ping不包含羽状流WCI执行开操作处理，并设置连通分区像素阈值P，进一步去除二值化后非第三方声呐噪点，并对其处理结果进行求并运算，完成第三方声呐干扰提取形成模板；

第七步，基于大津算法OSTU计算全部探测数据中每Ping多波束WCI二值化阈值，并设置阈值系数w供用户设置，初步分离气体羽状流；

第八步，若有第三方声呐干扰，先逐一滤除全部Ping的WCI与模板相交部分，再执行开操作处理，无则直接执行开操作，然后设置连通分区像素阈值P，进一步去除二值化后残余噪点，实现多波束声呐水柱数据中气体羽状流的快速提取；

第九步，利用提取结果和解析的数据，实现气体羽状流点云图、多波束WCI影像图的成图。

2.如权利要求1所述的基于图像处理模式多波束声呐水柱数据中海底气体羽状流提取方法，其特征在于，第一步原始数据解析包括：根据文件格式，编写程序，解析提取原始数据，保存为可用的格式。