基于航向角旋转的多波束侧扫声纳图像实时拼接方法

摘要

本发明提供的是一种基于航向角旋转的多波束侧扫声纳图像实时拼接方法。采集多波束侧扫声纳所有通道中的原始数据，并设定拼接图像初始位置；移除因为第一个回波点返回之前换能器接收水下噪声产生的水柱区；将移除水柱区后的原始数据中的第一ping的N个通道数据写入画布，并记录当前的ping数和当前航向角；读取下一ping N个通道的数据和对应的GPS及航向角信息，计算前后两ping数据航向角的差值，若航向角无变化，则按GPS信息顺次拼接，若航向角有变化，将数据进行旋转后拼接，旋转角度为航向角差值；修补拼接后图像中出现的缝隙。本发明是一种精确度高、显示效果好、计算量低的多波束侧扫声纳图像实时拼接方法。

主权项

一种基于航向角旋转的多波束侧扫声纳图像实时拼接方法，其特征是：（1）采集多波束侧扫声纳所有通道中的原始数据，并设定拼接图像初始位置；采集多波束侧扫声纳所有通道中的原始数据是读取声纳文件中左右两侧N个通道的原始数据；（2）移除因为第一个回波点返回之前换能器接收水下噪声产生的水柱区；（3）将移除水柱区后的原始数据中的第一ping的N个通道数据写入画布，并记录当前的ping数和当前航向角；将移除水柱区后的原始数据中的第一ping的N个通道数据写入画布是以拖鱼接收到的GPS坐标为中心；（4）读取下一ping N个通道的数据和对应的GPS及航向角信息，计算前后两ping数据航向角的差值，若航向角无变化，则按GPS信息顺次拼接，若航向角有变化，将数据进行旋转后拼接，旋转角度为航向角差值；将数据进行旋转后拼接的旋转矩阵为：$C^{\prime }=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\Delta \alpha }& -\sin \mathrm{\Delta \alpha }\\ \sin \mathrm{\Delta \alpha }& \cos \mathrm{\Delta \alpha }\end{array}\right],$其中Δα为前后两ping数据航向角差值；（5）修补拼接后图像中出现的缝隙，具体方法为：前后两ping数据拼接后，计算两个GPS中心点之间的距离d，当航向角无变化时，设Δd=d‑w，其中w为一ping数据宽度，若Δd≠0，则两ping数据间存在无效像素即缝隙，取阈值ε，若Δd＜ε，则缝隙较小，采用最邻近插值，若Δd＞ε，或航向角有变化时，则缝隙较大或存在三角形缝隙，采用双线性插值，填补缝隙中的无效像素。