【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及聲納成像，更具體的說是涉及一種基于多項式擬合的側掃聲吶鑲嵌成圖方法及系統。
技術介紹
1、側掃聲吶作為一種高精度、高效率的水下探測技術，廣泛應用于海底地貌特征研究、海底底質識別、水下考古、海洋工程等領域。其工作原理是通過換能器向海底發射脈沖聲信號，當波束到達海底后發生后向散射，系統記錄返回的波束及其回波強度數據。這些數據經過校正處理、幾何改正、地理編碼等步驟，最終形成能夠反映海底地貌特征的聲吶影像圖。
2、在側掃聲吶測量過程中，每一個掃描數據(ping)都作為一個單元成像。然而，當測量過程中航向抖動較大時，這些單元圖像在高分辨率鑲嵌(拼接)過程中容易出現扇形疊加效應。具體表現為，相鄰的掃描條帶在拼接時可能出現空隙不連續或交叉疊加的現象，這不僅影響了圖像的視覺效果，更重要的是導致無法準確顯示海底影像特征，從而影響海底地貌的分析和解釋。
3、為了克服這一問題，現有技術主要采用基于空間幾何變換的方法進行圖像拼接，但這種方法在處理復雜海底環境和大范圍航向抖動時效果有限。因此，如何能夠解決側掃聲吶圖像在鑲嵌過程中的扇形疊加效應，提高圖像的連續性和一致性是本領域技術人員亟需解決的問題。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術提供了一種基于多項式擬合的側掃聲吶鑲嵌成圖方法及系統，克服了上述缺陷。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種基于多項式擬合的側掃聲吶鑲嵌成圖方法，具體步驟為：
4、獲取原始數據
5、根據所述時間數據和所述回波強度數據構建瀑布圖；
6、根據所述定位數據判斷所述原始數據中原始航跡點是否被共用，若是，則采用插值法對所述原始航跡點進行插值處理，獲得更新航跡點數據；
7、對所述姿態數據進行多項式擬合獲得更新航向值；
8、基于所述更新航跡點數據和所述更新航向值計算各個采樣點的坐標；
9、將所述瀑布圖按照各個所述采樣點的坐標進行排列，形成側掃聲吶鑲嵌圖。
10、可選地，所述瀑布圖構建前，還需對所述回波強度數據進行預處理。
11、可選地，所述更新航向值的獲取步驟為：
12、基于所述姿態數據讀取所述原始數據中各個掃描數據的航向，形成多個一維數組；
13、對多個所述一維數據進行序號添加，構成多個所述二維數組；
14、基于多個所述二維數組利用多項式回歸算法獲得所述更新航向值。
15、可選地，所述多項式回歸算法的表達式為：
16、f(x)＝m0xn+m1xn-1+m2xn-2+m3xn-3+...+mn；
17、式中，x為序號；mn為第n個擬合后系數；n為多項式中最大的指數。
18、可選地，所述采樣點的坐標的獲取步驟為：
19、獲取各個所述掃描數據的所述更新航跡點數據和所述更新航向值；
20、根據所述更新航向值確定航行方向和航向角度；
21、根據所述采樣信息計算各個所述掃描數據的最大平距值；
22、根據所述航行方向、所述航向角度、所述采樣信息和所述最大平距值計算各個所述采樣點的坐標。
23、可選地，所述航向角度的計算公式為：
24、
25、式中，α為航向角度；heading為更新航向值。
26、可選地，所述最大平距值的計算公式為：
27、
28、式中，srmax為最大斜距值；h為儀器距底高度。
29、可選地，還包括地理編碼，具體步驟為：
30、基于像素分辨率和地理編碼矩形，計算圖像尺寸；
31、根據所述圖像尺寸和各個所述采樣點的坐標計算各個所述采樣點在所述地理編碼矩形中的像素點坐標。
32、可選地，所述像素點坐標的計算公式為：
33、wi＝(xi-xlt)/res
34、hi＝(yi-yrb)/res；
35、式中，xi為采樣點x坐標；xlt為左上角x坐標；yi為采樣點y坐標；yrb為右下角y坐標；res為像素分辨率。
36、一種基于多項式擬合的側掃聲吶鑲嵌成圖系統，包括：
37、解碼模塊，用于獲取原始數據，并對所述原始數據進行解碼和特征提取，提取特征包括：采樣信息、時間數據、定位數據、姿態數據和回波強度數據；
38、瀑布圖構建模塊，用于根據所述時間數據和所述回波強度數據構建瀑布圖；
39、航跡點更新模塊，用于根據所述定位數據判斷所述原始數據中原始航跡點是否被共用，若是，則采用插值法對所述原始航跡點進行插值處理，獲得更新航跡點數據；
40、航向更新模塊，用于對所述姿態數據進行多項式擬合獲得更新航向值；
41、采樣點坐標計算模塊，用于根據所述更新航跡點數據和所述更新航向值計算各個采樣點的坐標；
42、聲吶鑲嵌圖生成模塊，用于將所述瀑布圖按照各個所述采樣點的坐標進行排列，形成側掃聲吶鑲嵌圖。
43、經由上述的技術方案可知，本專利技術公開提供了一種基于多項式擬合的側掃聲吶鑲嵌成圖方法及系統，與現有技術相比，具有以下有益效果：
44、(1)本專利技術在側掃聲吶數據處理中增加了航向擬合算法，解決了鑲嵌圖制作過程由于航向抖動出現的縫隙及交叉重疊現象；
45、(2)本專利技術計算方法簡便，可操作性強，通過校正姿態數據明顯提升了成圖效果；
46、(3)本專利技術對多種格式的側掃聲吶數據均有較好的處理效果。
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1.一種基于多項式擬合的側掃聲吶鑲嵌成圖方法，其特征在于，具體步驟為：
2.根據權利要求1所述的一種基于多項式擬合的側掃聲吶鑲嵌成圖方法，其特征在于，所述瀑布圖構建前，還需對所述回波強度數據進行預處理。
3.根據權利要求1所述的一種基于多項式擬合的側掃聲吶鑲嵌成圖方法，其特征在于，所述更新航向值的獲取步驟為：
4.根據權利要求3所述的一種基于多項式擬合的側掃聲吶鑲嵌成圖方法，其特征在于，所述多項式回歸算法的表達式為：
5.根據權利要求3所述的一種基于多項式擬合的側掃聲吶鑲嵌成圖方法，其特征在于，所述采樣點的坐標的獲取步驟為：
6.根據權利要求5所述的一種基于多項式擬合的側掃聲吶鑲嵌成圖方法，其特征在于，所述航向角度的計算公式為：
7.根據權利要求5所述的一種基于多項式擬合的側掃聲吶鑲嵌成圖方法，其特征在于，所述最大平距值的計算公式為：
8.根據權利要求1所述的一種基于多項式擬合的側掃聲吶鑲嵌成圖方法，其特征在于，還包括地理編碼，具體步驟為：
9.根據權利要求8所述的一種基于多項式擬合的
10.一種基于多項式擬合的側掃聲吶鑲嵌成圖系統，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種基于多項式擬合的側掃聲吶鑲嵌成圖方法，其特征在于，具體步驟為：
2.根據權利要求1所述的一種基于多項式擬合的側掃聲吶鑲嵌成圖方法，其特征在于，所述瀑布圖構建前，還需對所述回波強度數據進行預處理。
3.根據權利要求1所述的一種基于多項式擬合的側掃聲吶鑲嵌成圖方法，其特征在于，所述更新航向值的獲取步驟為：
4.根據權利要求3所述的一種基于多項式擬合的側掃聲吶鑲嵌成圖方法，其特征在于，所述多項式回歸算法的表達式為：
5.根據權利要求3所述的一種基于多項式擬合的側掃聲吶鑲嵌成圖方法，其特征在于，所述采樣點的坐標的獲...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孔敏，楊錦坤，郎誠，王風帆，田先德，劉志杰，劉玉龍，余佳，韋廣昊，
申請(專利權)人：國家海洋信息中心，
類型：發明
國別省市：
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