[发明专利]一种合成孔径声纳数据中直航段数据的自动提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及声纳信号处理的技术领域。特别涉及一种合成孔径声纳数据中直航段数据的自动提取方法。

背景技术

声纳是利用水下声波对目标进行探测和定位的设备。对于安装在舰船上或者拖曳式的主动声纳，按照声波的发射方向，可分为侧视、下视、前视等类型。其中侧视声纳多为成像声纳，主要用于水下目标探测、海底地形地貌测绘等。当前主流的侧视声纳有侧扫声纳（Side Scan Sonar，SSS）和合成孔径声纳（Synthetic Aperture Sonar）两类。

合成孔径声纳是一种先进的高分辨率水声成像声纳，其基本原理是利用小孔径基阵在方位向的移动形成虚拟大孔径，通过对不同位置的声纳回波进行相干处理，从而获得方位向的高分辨率成像结果。

合成孔径声纳成像算法分为时域算法和频域算法两大类。时域算法主要通过插值、索引和复数叠加实现，其优点是：使用灵活、内存占用小，易于实现，其缺点是计算效率低，对采样率要求较高。频域算法主要通过傅立叶变换和复乘运算来实现，其优点是计算效率高，其缺点是内存占用大，不能直接应用于非直线航迹和方位向非均匀采样。

随着合成孔径声纳技术的发展，以及计算机处理能力的不断进步，技战术指标的提升对合成孔径声纳的处理效率和处理速度提出了更高的要求。在此背景下，频域成像算法成为更优的选择。但与时域算法相比，频域成像算法要求声纳做匀速直线航行。而在实际航行中，为了多次、多视角地对目标进行成像，声纳的航迹通常仅在一定时间内保持直航，这样获得的声纳数据是由直航段数据和非直航段（如转弯）数据间隔相连组成的。使用频域算法对非直航段数据的成像结果通常是模糊的。

在声纳图像的后期应用中（例如图像拼接、声图镶嵌、目标识别等），需要使用清晰的声纳图像，这就要求对原始回波数据或成像数据进行直航段数据提取，一般采用人工提取方法进行提取。但由于声纳图像数据量较大，使用人工提取的方法对时间和人力资源消耗较大，工作效率低。

发明内容

本发明的目的在于，为了解决现有的采用人工提取方法提取合成孔径声纳数据中直航段数据存在着时间和人力资源消耗较大的技术问题，本发明提供一种合成孔径声纳数据中直航段数据的自动提取方法，实现合成孔径声纳数据直航段的自动提取，提高了工作效率。

为实现上述目的，本发明提供一种合成孔径声纳数据中直航段数据的自动提取方法，所述的自动提取方法包括：

步骤1）设定抽稀距离阈值及相邻抽稀点距离阈值；

步骤2）提取合成孔径声纳数据中每个航迹点的位置信息和帧号信息；

步骤3）依次存储步骤2）中获得的航迹点的位置信息，对所有航迹点进行抽稀处理获得抽稀点，使任意两个相邻抽稀点间航迹上的所有航迹点到该两点间直线的距离均小于步骤1）中设定的抽稀距离阈值；

步骤4）根据步骤3）中获得的抽稀点进一步判断：如果任意两个相邻抽稀点间的距离大于步骤1）中设定的相邻抽稀点距离阈值，则抽取该两个相邻抽稀点作为两个端点存入直航段端点集中，否则删除该两个相邻抽稀点；

步骤5）从步骤4）的直航段端点集中获得每个端点所对应的帧号信息，并根据该帧号信息从合成孔径声纳数据中提取直航段数据。

作为上述技术方案的进一步改进，所述航迹点的位置信息为GPS信息。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤3）采用Douglas-Peucker算法实现，具体步骤包括：

步骤301）开辟航迹向量空间P，依次存储步骤2）中获得的航迹点的位置信息，开辟两个堆栈A和B用于存储航迹点的点序号，将始端航迹点P₁和末端航迹点P_N的点序号分别存入堆栈A和堆栈B中；

步骤302）从堆栈A中读取栈顶元素i，并获取航迹点P_i的位置信息，从堆栈B中读取栈顶元素j，并获取航迹点P_j的位置信息；

步骤303）计算航迹向量空间P中P_i到P_j之间各航迹点到直线P_iP_j的距离，并获取其中的距离最大值D_k及其对应的航迹点P_k；