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多波束与侧扫声纳组合系统在海洋生态修复建设中的应用

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多波束与侧扫声纳组合系统在海洋生态修复建设中的应用

2024（第十二届）中国水利信息化技术论坛

作者：张红伟殷冰冰黄委会山东水文水资源局利津水文站

随着社会经济快速发展的同时,人类活动对海洋生态的损害日益加剧。海洋生态保护修复是国土生态统一保护修复的重要组成部分,人工鱼礁和珊瑚增值礁投放是海洋生态保护修复的重要手段。本文利用多波束与侧扫声纳组合系统对人工鱼礁和珊瑚... 详细信息

随着社会经济快速发展的同时,人类活动对海洋生态的损害日益加剧。海洋生态保护修复是国土生态统一保护修复的重要组成部分,人工鱼礁和珊瑚增值礁投放是海洋生态保护修复的重要手段。本文利用多波束与侧扫声纳组合系统对人工鱼礁和珊瑚增值礁投放区域进行海底地形地貌调查,可以为海洋生态修复、生态环境规划、海洋保护建设提供直观、可靠的科学决策、实施技术支撑。

关键词：多波束侧扫声纳海洋生态修复

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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侧扫声纳图像海面线检测和消除方法研究

海洋测绘 2022年第4期42卷 13-17页

作者：龙振宇金绍华边刚崔杨王俊森海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系辽宁大连116018 91937部队浙江舟山316000

海面线是影响侧扫声纳图像海底线跟踪和海底目标检测识别的重要因素,识别并处理海面线是侧扫声纳图像处理的主要内容。考虑到海面风浪影响及拖鱼姿态变化,提出了一种基于移动最小二乘法的侧扫声纳海面线拟合提取方法。首先根据侧扫声纳P... 详细信息

海面线是影响侧扫声纳图像海底线跟踪和海底目标检测识别的重要因素,识别并处理海面线是侧扫声纳图像处理的主要内容。考虑到海面风浪影响及拖鱼姿态变化,提出了一种基于移动最小二乘法的侧扫声纳海面线拟合提取方法。首先根据侧扫声纳Ping回波强度的分布特征,利用迭代收敛算法得到海面线概略拟合结果;然后利用移动最小二乘法实现海面线的精确拟合;最后依据得到的海面线,抑制海面线强度,以实现消除海面线。实验结果表明:本文所述方法精度高、误差小、拟合效果佳,能很好地消除海面线。

关键词：侧扫声纳图像处理海面线处理移动最小二乘法曲线拟合

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侧扫声纳图像中央区的自动确定和重建

海洋测绘 2023年第3期43卷 21-25页

作者：董理武峰尚晓东海军工程大学兵器工程学院湖北武汉430033 武汉船舶职业技术学院机械工程学院湖北武汉430050

侧扫声纳是海洋测绘领域的常用设备,为解决侧扫声纳波束模式带来的声纳图像中央区域质量较差的问题,提出了侧扫声纳图像中央区的自动确定和重建方法。首先根据侧扫声纳测量原理,基于波束模式,自动确定侧扫声纳图像的中央区域;然后根据... 详细信息

侧扫声纳是海洋测绘领域的常用设备,为解决侧扫声纳波束模式带来的声纳图像中央区域质量较差的问题,提出了侧扫声纳图像中央区的自动确定和重建方法。首先根据侧扫声纳测量原理,基于波束模式,自动确定侧扫声纳图像的中央区域;然后根据图像强度梯度和像素可靠信息,计算图像重建区域的优先级;最后根据优先级顺序,采用基于样例的方法对中央区进行重建,提高侧扫声纳图像质量。研究表明,重建后的侧扫声纳图像无论是在主观视觉还是客观评价指标方面,都取得了满意的结果。采用本文所提方法得到的重建图像,能够清晰地反映海底特征,具有很好的应用价值。

关键词：海洋测绘侧扫声纳波束模式声纳图像中央区重建优先级图像重建

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侧扫声纳图像增益补偿判断模型建模方法研究

海洋测绘 2023年第2期43卷 15-19页

作者：徐博阳王方旗丁继胜周兴华魏玉阔张晓波山东科技大学海洋科学与工程学院山东青岛266590 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 北京海卓同创科技有限公司北京100176

为解决复杂海洋环境导致的侧扫声纳图像亮度不均、对比度低等问题,基于侧扫声纳的工作原理,对声纳图像在外业实时控制和内业数据处理过程中常用的增益补偿方法进行了深入研究,提出了一种侧扫声纳图像增益补偿判断模型,依据此模型可以实... 详细信息

为解决复杂海洋环境导致的侧扫声纳图像亮度不均、对比度低等问题,基于侧扫声纳的工作原理,对声纳图像在外业实时控制和内业数据处理过程中常用的增益补偿方法进行了深入研究,提出了一种侧扫声纳图像增益补偿判断模型,依据此模型可以实现在数据采集时对图像增益做出自动判断并进行合理补偿,提高实时生成的图像质量。模型采用灰度直方图二次拟合的方法对图像增益进行判断,考虑到侧扫声纳拖鱼两侧可能出现回波强度不一致的情况,模型也提出了相应的判断方法。最后分别利用不同型号侧扫声纳系统的扫测结果进行验证,证明了该模型的普遍适用性,在实际应用中可以减少侧扫声纳系统对使用者的依赖。

关键词：海洋探测侧扫声纳增益自动判断增益补偿直方图二次拟合

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联合多波束和侧扫声纳的非掩埋海缆调查技术

海洋测绘 2022年第3期42卷 17-21页

作者：王强陈嘉伟姚弘毅蔚广鑫中国三峡新能源(集团)股份有限公司江西分公司江西南昌330001 福建海洋研究所福建厦门361013

海底电缆冲刷监测对海上风电的运行维护具有重要意义,传统的海缆探测声纳存在调查手段单一、特征表达片面、检测效率较低等问题。采用同时集成测深模块和侧扫模块的SeaBat T50-P多波束系统,通过对两类声纳数据进行解译识别和相互印证,... 详细信息

海底电缆冲刷监测对海上风电的运行维护具有重要意义,传统的海缆探测声纳存在调查手段单一、特征表达片面、检测效率较低等问题。采用同时集成测深模块和侧扫模块的SeaBat T50-P多波束系统,通过对两类声纳数据进行解译识别和相互印证,提高海缆状态判别的准确性。结合福清兴化湾海上风电场二期项目海缆冲淤监测工程实例,该调查技术能够直接反映海底电缆的三维空间形态,从而确定非掩埋海缆的裸露长度和悬空高度。水下探摸结果验证了本方法实施的有效性,非掩埋海缆探测的精度和效率得到显著提高。

关键词：多波束测深 SeaBat T50-P多波束系统侧扫声纳非掩埋电缆联合调查海上风电

基于改进YOLOv5网络的侧扫声纳图像目标检测方法

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海洋测绘 2022年第4期42卷 18-21,26页

作者：郑云亮交通运输部救助打捞局北京100736

为构建适合不同测量平台搭载以及满足不同任务需求的高效侧扫声纳图像目标检测网络,将高性能轻量级目标识别网络PP-LCNet引入YOLOv5目标检测框架,并通过调整网络卷积层的通道数,构建了8种不同大小的高性能水下目标检测网络模型。以水下... 详细信息

为构建适合不同测量平台搭载以及满足不同任务需求的高效侧扫声纳图像目标检测网络,将高性能轻量级目标识别网络PP-LCNet引入YOLOv5目标检测框架,并通过调整网络卷积层的通道数,构建了8种不同大小的高性能水下目标检测网络模型。以水下沉船目标为例进行了目标检测试验,结果表明,当网络主干改进为PP-LCNet-1.5x和PP-LCNet-2.0x时,检测精度(mAP)可分别达0.845和0.849,较原始YOLOv5s分别提升了0.024和0.028,同时参数量更少,能够满足普通硬件上的实时目标检测需求。

关键词：水下目标检测沉船检测侧扫声纳深度学习 YOLOv5网络 PP-LCNet网络

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基于地物不变性的侧扫声纳条带图像匹配方法

海洋测绘 2023年第2期43卷 6-10页

作者：李雪申吴永亭胡俊豆虎林李治远山东科技大学测绘与空间信息学院山东青岛266590 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061

为解决侧扫声纳条带图像拼接时共视目标的扭曲和错位问题,提出了基于地物不变性的特征点匹配方法。该方法对侧扫声纳图像重叠区域进行符合地物不变性的特征点提取、K-均值分区和薄板样条弹性变换等处理,实现匹配点对的精确配准。采用某... 详细信息

为解决侧扫声纳条带图像拼接时共视目标的扭曲和错位问题,提出了基于地物不变性的特征点匹配方法。该方法对侧扫声纳图像重叠区域进行符合地物不变性的特征点提取、K-均值分区和薄板样条弹性变换等处理,实现匹配点对的精确配准。采用某海域实测侧扫声纳数据对算法进行了验证,结果表明,特征点匹配效率和准确率高于传统的RANSAC算法,配准精度达到0像素偏差,拼接后的图像能够准确反映海底地貌特征,对大面积、高质量的海底地形地貌图像获取有重要意义。

关键词：侧扫声纳地物不变性图像匹配 K-均值分区弹性变换

基于改进YOLOX的侧扫声纳图像沉船检测方法研究

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海洋测绘 2022年第5期42卷 32-36页

作者：李书东王晓张博宇秦培强戴郅祺江苏海洋大学海洋技术与测绘学院江苏连云港222005 厦门大学海洋与地球学院福建厦门361000

针对传统侧扫声纳图像沉船目标识别精度低的问题,引入深度学习,提出了一种改进的You Only Look Once X(YOLOX)目标检测方法。首先对收集的侧扫声纳沉船图像进行预处理,根据实测过程拖鱼的姿态、仪器设备不同等造成的成像差异进行数据增... 详细信息

针对传统侧扫声纳图像沉船目标识别精度低的问题,引入深度学习,提出了一种改进的You Only Look Once X(YOLOX)目标检测方法。首先对收集的侧扫声纳沉船图像进行预处理,根据实测过程拖鱼的姿态、仪器设备不同等造成的成像差异进行数据增强与扩充,并构建数据集;其次以YOLOX为基础网络,根据侧扫声纳图像缺少丰富特征信息的问题,对网络进行改进,在网络的Spatial pyramid pooling(SPP)结构引入Softpool池化替换原来的池化,提取更多的细节特征信息;最后对改进前后的网络模型进行精度评估,验证改进网络的可行性。实验结果表明,改进后的网络在平均精确率均值(mAP)等精度评定指标中相较于原网络都有着显著提升,识别效果更好。该研究可为侧扫声纳探测中实时目标物检测提供研究基础。

关键词：目标检测侧扫声纳深度学习沉船图像数据增强改进目标检测方法

侧扫声纳图像非下采样轮廓波变换域分区增强方法

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兵工学报 2021年第7期42卷 1463-1470页

作者：武鹤龙邱政张维全 91388部队广东湛江524002

成像机理的限制以及海洋中存在的丰富噪声源,导致侧扫声纳图像出现噪声污染严重、目标和背景区域灰度值对比度低以及边缘呈现强度较弱等情况。针对上述问题,提出一种侧扫声纳图像非下采样轮廓波变换(NSCT)域分区增强方法。对于声纳图像... 详细信息

成像机理的限制以及海洋中存在的丰富噪声源,导致侧扫声纳图像出现噪声污染严重、目标和背景区域灰度值对比度低以及边缘呈现强度较弱等情况。针对上述问题,提出一种侧扫声纳图像非下采样轮廓波变换(NSCT)域分区增强方法。对于声纳图像低频部分,使用非线性函数增强方法,提升低频图像对比度;对于声纳图像高频部分,通过分析声纳高频图像在NSCT域上同一尺度不同方向子带系数最大值与最小值差值的分布规律,进行噪声和纹理边缘的划分以及对应的处理。将所提方法与小波硬阈值增强方法、小波Shrinkage自适应阈值增强方法做实验对比,结果表明,该方法不仅可以较好地消除噪声,而且可以抑制琐碎纹理、提升弱边缘,侧扫声纳图像增强效果更加突出。

关键词：侧扫声纳非下采样轮廓波变换系数差值分区增强