[发明专利]基于ROV搭载双频前视声呐的海底环境可视化方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于ROV搭载双频前视声呐的海底环境可视化方法及装置，在获取到声呐原始扫描数据后，将声呐原始扫描数据转换为可视化图像，并对可视化图像作坐标转换处理，获得扇形图像序列；进一步地，从扇形图像序列中提取多帧待拼接图像，并确定各待拼接图像的特征点，以此根据待拼接图像的特征点选取特征区域，并计算各特征区域的特征向量，得到特征点描述子，以确定特征点的匹配度，并对特征点进行自适应筛选，以指示特征点对应的一待拼接图像转换到其相邻的待拼接图像的坐标系上，完成待拼接图像的拼接，实现海底环境可视化。基于此，降低特征匹配中的误匹配对计算图像坐标系转换的影响。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种基于ROV搭载双频前视声呐的海底环境可视化方法及装置。

背景技术

声呐，是利用声波在水中的传播和反射特性，通过电声转换和信息处理进行导航和测距的技术，也指利用这种技术对水下目标进行探测和通讯的电子设备，是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置，也是实现海底环境可视化的重要手段。在目前的海底环境可视化手段中，主要是通过ROV(Remote Operated Vehicle遥控无人潜水器)搭载双频前视声呐扫描海底环境图像，并根据图像拼接技术拼接扫描成像来完成海底可视化与实时监测，帮助工程人员及时评估施工效果，为施工过程提供决策依据。而图像拼接一般指通过提取待拼接图像对中的特征点或特征物体，进行特征匹配，并根据匹配的结果计算后一幅图像的变换矩阵，将后一幅图像进行变换，使其与前一幅图像处于同一坐标系下，再将两幅图像进行拼接。

海底环境多帧图像拼接方法有很强的特殊性，适用于某一扫描的拼接方法可能在另一个扫描中完全不适用，针对双频前视声呐图像拼接方法，需要考虑声呐图像中不可避免的噪声和并不丰富的几何特征，对声呐图像进行去噪处理，并筛选图像的匹配点对。

在传统技术中，一般是直接通过所有匹配点对进行变换矩阵的计算，这种方法在没有误检特征点或不存在误匹配特征点对的情况下效果较好，但由于声呐图像特征信息并不特别丰富，误检或误匹配并不少见，仍然使用这种方法容易导致变换矩阵计算错误，从而导致图像转换错误，严重错误的可能使拼接无法继续进行。

由此可见，传统的基于ROV搭载双频前视声呐的海底环境可视化方法还存在以上缺陷。

发明内容

基于此，有必要针对传统的基于ROV搭载双频前视声呐的海底环境可视化方法还存在的缺陷，提供一种基于ROV搭载双频前视声呐的海底环境可视化方法及装置。

一种基于ROV搭载双频前视声呐的海底环境可视化方法，包括步骤：

获取声呐原始扫描数据；其中，声呐原始扫描数据为ROV搭载的双频前视声呐沿着规划路径对海底环境进行连续扫描的扫描结果；

将声呐原始扫描数据转换为可视化图像，并对可视化图像作坐标转换处理，获得扇形图像序列；

从扇形图像序列中提取多帧待拼接图像，并确定各待拼接图像的特征点；其中，特征点为待拼接图像中各像素点曲率的局部最大值点；

根据待拼接图像的特征点选取特征区域，并计算各特征区域的特征向量，得到特征点描述子；其中，相邻两幅待拼接图像的特征点间的描述子与欧式距离用于确定匹配度；

对特征点进行自适应筛选，并通过特征点的匹配度将一待拼接图像转换到其相邻的待拼接图像的坐标系上，以完成待拼接图像的拼接，实现海底环境可视化。