[发明专利]一种三维成像声纳图像假底的抑制方法

说明书

本发明提出了一种三维成像声纳图像假底的抑制方法，该方法声纳领域，具体涉及声成像技术。本方法首先通过对阵元接收信号脉冲压缩结果进行均衡处理，降低当底回波的干扰强度，然后利用均衡处理后的阵元接收信号进行垂直稳定的聚焦波束形成处理，使得其他方位波束形成主瓣接收的真底回波大于旁瓣接收的当底回波，从而达到抑制三维成像声纳图像假底现象的目的。本方法算法简单，稳定性高，易于工程实现。

技术领域

本发明涉及声纳领域，具体涉及声成像技术，主要是一种三维成像声纳图像假底的抑制方法。

背景技术

水下三维成像声纳是进行海洋(水中、沉底和掩埋)目标探测或海底成像的重要技术手段，对于三维成像声纳来讲，当底回波垂直于接收阵，其海底反射强度大，并且传播距离较近，传播损失较较小，因此与其他方位海底回波信号相比，当底回波波形尖锐、能量较强。能量较强的当底回波信号对其余方位的波束形成来讲是强的干扰源，因此在利用波束形成技术进行方位维成像时，当底回波信号能量泄露到其余波束的旁瓣中，导致三维成像声纳图像结果中产生假底现象。

常用的消除成像声纳海底假底有设置动态门限、设置海底跟踪门等方法，但这类方法对如何设置相当敏感，存在一定的局限性。有学者提出利用自适应干扰抵消、零陷波束形成等自适应类阵处理技术抑制当底回波对其他方位波束形成的干扰，解决成像声纳图像中的假底现象，但自适应类的方法往往稳健性不高。本专利另辟蹊径，直接从降低当底回波干扰源能量的角度出发，提出一种抑制三维成像声纳图像假底的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种三维成像声纳图像假底的抑制方法，用于降低当底回波对其他方位波束形成的干扰强度，抑制三维成像声纳成像中的假底现象。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。在三维成像声纳中，由于当地回波对其他方位的波束形成是一个强干扰源，造成了声纳图像的假底现象，本发明提出了一种三维成像声纳图像假底的抑制方法，通过增加对阵元接收信号脉冲压缩结果的均衡处理达到抑制三维成像声纳图像中的假底现象，具体包括以下步骤：

(1)对三维成像声纳阵元接收数据进行脉冲压缩处理；

(2)对脉冲压缩结果进行均衡处理，具体实施步骤如下：

(2.1)通过滑动平均滤波获取全部阵元脉冲压缩结果的能量变化趋势，或者采用希尔伯特变化求阵元的包络函数；

(2.2)求全部阵元能量变化趋势函数或者包络函数的均值作为该批次的均衡处理函数；

(2.3)将全部阵元脉冲压缩结果与均值函数的幂次方相除，获取脉冲压缩的均衡处理结果；

(3)利用三维成像声纳惯导系统测得基阵的横滚角和的俯仰角以及升沉差对该批次均衡处理后脉冲压缩结果进行基阵运动误差补偿；

(4)最后对补偿后的结果进行垂直稳定聚焦波束形成。

步骤2中，针对每一批次的阵元接收数据，在进行聚焦波束形成之前，通过对阵元脉冲压缩结果增加均衡处理，直接从阵元域降低回波信号中的强弱对比度，使得其他方位波束形成主瓣接收的真底回波大于旁瓣接收的当底回波，达到抑制三维成像声纳图像中的假底现象。

本发明的有益效果为：本发明通过对阵元接收信号脉冲压缩结果进行均衡处理，直接减小当底界面回波能量与其他方位的界面回波以及地层回波能量的强弱对比，进而降低当底波束的旁瓣干扰对其他波束的影响，抑制了三维成像声纳假底现象，并且本算法稳健性较强，算法简单，利于工程应用。

附图说明

图1三维成像声纳运动误差示意图；

图2阵元接收数据脉压结果；

图3阵元脉压与均衡处理函数；

图4阵元接收数据脉压均衡处理结果；