[发明专利]一种声呐扇形图的转换更新方法

说明书

本发明提供了一种声呐扇形图的转换更新方法。包括:a、将波束形成后的复数矩阵进行求模、转置处理，然后建立像素点索引；b、计算期望成像的扇形图的宽w_期和高h_期；c、为扇形图的x，y坐标赋值；d、计算出极坐标空间下对应的(r,θ)；e、在步骤a中的原始瀑布图里，通过建立的索引，算出笛卡尔坐标系下的点(x₀,y₀)映射到极坐标系下的点(r₀,θ₀)的像素值；f、重复步骤d插值计算出各个点的像素值，获得笛卡尔坐标系下的声呐图像；g、随着深度变化，更新y坐标的赋值，然后重复步骤d～f，实现扇形图的更新。本发明通过上位机进行建立索引和插值计算，避免了FPGA等硬件繁琐的三角或反三角函数变换，提高了运算效率和准确率，节省了时间。

技术领域

本发明属于声呐图像处理领域，主要涉及是测试过程中瀑布图到扇形图的快速转换，并实时动态的更新。

背景技术

多波束测深主要是利用接收换能器接收到发射换能器发出的声波经海底散射的回波信号，然后经过数据处理，把扫描区域的海底信息呈现在上位机上。在声呐图显示过程中，波束形成后的数据是(r,θ)坐标下的复数阵，由于数据是在极坐标空间下，若直接进行成像显示不符合人眼视觉习惯，因此需要将极坐标下的瀑布图转换为笛卡尔坐标下(x,y)的扇形图，从而显示到上位机界面上，供测量员进行观察和分析。

在测量过程中，数据是实时动态更新的，而坐标转换过程中，是大量的三角函数转换，比较耗时，如何实时动态更新成为成为关键。坐标间的变换关系为：

在进行坐标变换主要是对声呐数据的插值计算，坐标转换主要有两种途径，第一种：把波束形成后的极坐标下的所有点都转换为笛卡尔坐标下的点，然后在笛卡尔坐标下对数据进行插值计算，当测量深度增大时，数据量也随之变多，运算量也随之变大，而且在坐标变化过程中是大量的三角变换，不易满足实时动态更新的要求；第二种，只计算笛卡尔坐标下所需要点的像素值，将笛卡尔空间下的数据变换到极坐标，在极坐标下进行像素点的插值计算。

声呐图像的显示利用FPGA进行扇形变换，由于大量的三角函数运算比较占用硬件资源，可以有两种处理方式。第一种：利用空间换时间的思想，把三角函数的值事先存在硬件存储器中，需要时直接调用，陈靖宇【陈靖宇，高分辨率雷达显示坐标变换及相关设计，舰船电子对抗，2001】利用三角函数的周期性和对称性，EPROM存的是第一象限的进位值，从而降低存储器的容量要求。但仍需消耗硬件资源进行存储，有的系统配置无法满足需求；第二种：利用时间换取空间的思想，利用迭代逼近算法计算三角函数值，但会造成迭代次数增加，从而造成计算时间的增加，例如谈宜育等人【谈宜育，卞文兵，一种基于CORDIC算法的坐标变换电路，数据采集与处理，2001】利用CORDIC算法的坐标变换电路实现了对B超图像的变换，利用高的数据量化位来保证精度。这些都是通过硬件实现，开发周期比较长，可以把图像声呐处理部分放在上位机上处理，借助并行优化技术，加速算法处理速度。

发明内容

本发明的目的旨在解决上述问题，从而提供一种声呐扇形图的转换更新方法。该方法包括以下步骤：

a、将波束形成后的复数矩阵进行求模、转置处理，然后建立像素点索引，所述像素点为转置处理后矩阵中的每个元素；

b、根据声呐图像的开角计算出期望成像的扇形图的宽w_期和高h_期；

c、根据计算出的w_期和h_期，为扇形图的x，y坐标赋值；

d、根据(x，y)的坐标，计算出极坐标空间下对应的(r,θ)；