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多波束水体数据中旁瓣干扰处理方法研究

中国海洋大学学报（自然科学版） 2019年第7期49卷 64-70页

作者：权永峥冯秀丽丁咚李广雪秦浩森王祥东中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100 青岛蓝色地球大数据科技有限公司山东青岛266111 海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验山东青岛266580

多波束水体数据是水下物体后向散射强度数据,也是国内外的研究热点之一。本文系统的分析了旁瓣干扰对水体数据的影响,发现接收旁瓣干扰是影响多波束水体数据质量的关键因素。基于平坦海底情况下旁瓣干扰具有相同分布规律的特性,提出了... 详细信息

多波束水体数据是水下物体后向散射强度数据,也是国内外的研究热点之一。本文系统的分析了旁瓣干扰对水体数据的影响,发现接收旁瓣干扰是影响多波束水体数据质量的关键因素。基于平坦海底情况下旁瓣干扰具有相同分布规律的特性,提出了一种适用于平坦海底的多波束水体数据处理方法。该方法在保留最小倾斜距离(Minimum Slant Range,MSR)内水体数据的基础上,可有效剔除MSR以外接收旁瓣干扰。通过模拟水体数据处理验证以及实测水体数据处理分析,发现该方法提高了水体数据中目标的识别能力。

关键词：多波束水体数据旁瓣干扰目标探测

SeaBeam 3030多波束系统在南海冷泉调查中的应用

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海洋科学 2022年第1期46卷 154-162页

作者：张建兴宋永东杜增丰马小川栾振东张鑫阎军中国科学院海洋研究所中国科学院地质与环境重点实验室山东青岛266071 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237

在冷泉调查研究中,多波束系统因其快速高效、成本较低的特点被广泛应用。本文靶定南海北部陆坡琼东南盆地冷泉发育区,介绍了SeaBeam 3030多波束系统在冷泉发育区中的调查应用实例。通过分析多波束水深数据和水体数据,确定了调查区海底... 详细信息

在冷泉调查研究中,多波束系统因其快速高效、成本较低的特点被广泛应用。本文靶定南海北部陆坡琼东南盆地冷泉发育区,介绍了SeaBeam 3030多波束系统在冷泉发育区中的调查应用实例。通过分析多波束水深数据和水体数据,确定了调查区海底地形地貌以及水体羽状流特征,同时对该冷泉区开展综合调查的必要性进行了初步分析。研究表明,调查区内地形整体平坦,水深1250~1850 m,水深向东北方向逐渐加深。调查区不均一麻坑的发育、水体资料清晰显示的850 m左右高度的羽状流喷发形态,可以作为潜在冷泉发育区的有力证据。在冷泉的快速勘查与识别过程中,自带水体数据采集成像功能的多波束系统,可以为冷泉调查提供科学可靠的技术依据。但对冷泉的精细刻画与成因分析,还需借助于多道地震、原位观测、高分辨率摄像等其他探测手段的综合应用。

关键词：多波束系统南海冷泉水体数据麻坑羽状流

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多波束声呐水体影像沉船自动提取方法

海洋科学 2019年第3期43卷 11-18页

作者：李东辉郑双强陈建兵刘洪霞阳凡林山东科技大学测绘科学与工程学院山东青岛266590 自然资源部海岛(礁)测绘技术重点实验室山东青岛266590 山东省高校海洋测绘重点实验室山东青岛266590

为解决人工浏览水体数据耗时且无法保证结果可重复性的问题,提高数据的利用率和定量分析能力,通过分析水体数据的成像机理,提出一种基于单帧水体影像自动提取沉船目标的算法,利用噪声抑制、数学形态学方法检测目标边缘,根据海底统计特... 详细信息

为解决人工浏览水体数据耗时且无法保证结果可重复性的问题,提高数据的利用率和定量分析能力,通过分析水体数据的成像机理,提出一种基于单帧水体影像自动提取沉船目标的算法,利用噪声抑制、数学形态学方法检测目标边缘,根据海底统计特性识别海底,再结合深度特性实现海底与沉船目标分离。使用实测数据验证了沉船自动提取算法,且抗噪性较强。通过水体影像提取的目标信息能够弥补水深点目标模型分辨率不足的缺点,为后续目标三维精细建模奠定基础。

关键词：多波束系统水体数据水体影像目标提取形态学边缘检测

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多波束水体影像的目标检测

多波束水体影像的目标检测

作者：郑双强山东科技大学

学位级别：硕士

多波束声呐系统在现代水下地形测量中扮演着及其重要的作用,并在诸多行业中得到了广泛使用。随着软硬件技术的提升,多波束系统不断更新换代,从传统的深度测量到侧扫成像、再到水体数据获取,多波束系统可以获取当前位置及波束开角下从换... 详细信息

多波束声呐系统在现代水下地形测量中扮演着及其重要的作用,并在诸多行业中得到了广泛使用。随着软硬件技术的提升,多波束系统不断更新换代,从传统的深度测量到侧扫成像、再到水体数据获取,多波束系统可以获取当前位置及波束开角下从换能器到海底的全部反向散射强度信息,真正做到了海洋信息数字化。本文正是利用多波束系统采集的最丰富的数据源——水体数据,开展相关研究。作为测深数据、海底反向散射的数据源,其己在诸多领域进行了应用,比如海底油气泄漏检测、水下考古调查、海洋渔业养殖等。水体数据拥有深度和海底强度无法表达的丰富信息,但是对其研究相对于测深和海底反向散射强度来说少得多。本文研究内容涉及多波束水体数据采集及成像、水体影像噪声和旁瓣影响分析及处理方法、水体影像目标检测方法和水体影像分析与信息提取工具软件的设计与研发等多方面内容。主要工作如下:1.对多波束水体影像数据采集及成像原理进行研究解释,研究了水体影像成像时采样点的位置计算方法,针对其形成扇形图时出现的波束空值现象,提出了溯源邻近插值方法。深入剖析多波束水体影像所有可形成的视角影像图,并对其用途进行探讨分析,深入理解,同时对水体影像成像时的影响因素进行了讨论。2.提出一种自适应阂值水体影像旁瓣去噪方法,根据反向散射强度特征计算自适应阂值将影像分区,使用边界参数依次将目标噪声混合区角度序列中目标和噪声进行定位并使用压缩因子对噪声压缩,即可得到处理后的水体影像。3.利用去噪后的水体影像进行目标检测工作,通过滤波、分割、孔洞填充、独立点删除等方法,得到清晰的目标分割结果,使用基于形态学的简易边缘追踪算法,得到分割目标的边缘信息。与传统边缘检测算子从影像检测结果和时间复杂度上进行分析,确定了本文边缘检测算法的优越性。4.基于VS MFC平台,实现了水体影像分析与信息提取工具软件的设计与开发。通过用户需求分析确定并设计功能,继而将其体现在软件上实现。通过本软件,可以实现对多波束水体影像的显示、分析、处理和保存等诸多操作。对国内水体影像相关处理软件的研发,具有一定的实用价值和意义。

关键词：多波束系统水体影像水体数据波束旁瓣同距噪声边缘检测

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多波束水体目标提取及三维重建

多波束水体目标提取及三维重建

作者：李东辉山东科技大学

学位级别：硕士

多波束测深系统由于其优良的底部检测性能和工作效率被国际上越来越多的调查船配备。随着水声、传感器、计算机、数字信号处理等技术的发展以及相关硬件的升级,新一代多波束系统拥有了采集、存储水体散射回波的功能,将应用范围由海底拓... 详细信息

多波束测深系统由于其优良的底部检测性能和工作效率被国际上越来越多的调查船配备。随着水声、传感器、计算机、数字信号处理等技术的发展以及相关硬件的升级,新一代多波束系统拥有了采集、存储水体散射回波的功能,将应用范围由海底拓展到整个水体。水体数据作为水深、反向散射强度等数据的来源,能够直观展现水下目标,且兼具三维成像能力,基于多波束系统的水体目标探测,已在渔业分析、水文测量、地质结构调查、油气渗漏评估等诸多方面展现出巨大价值。本文围绕多波束水体探测过程中目标的自动提取和精确表达等问题,从水体数据预处理方法、水体影像目标分割、水体点云曲面重建三个方面进行研究,主要工作内容如下:1.根据水体数据采集和成像原理,归纳并完善了水体数据预处理方法。参照海底反向散射强度改正计算体积反向散射强度;借助实例说明了目标、海底以及旁瓣在不同视角影像图中的表现特性;总结现有水体影像噪声处理方式,通过实验讨论了各类方法的优缺点。2.针对当前目标提取方式耗时费力和无法参数优化的弊端,提出了一种结合水深数据的目标自动提取方法。该算法以区域生长为框架,使用核密度估计分析水深特征,搜索深度极值点或强度最大值点表征目标区域;采用RSF模型保证分割精度,指定水平集函数为生长模板;使用多项式拟合计算目标下方水深以限制生长,识别感兴趣的目标区域。实验分析表明本文算法能够获得准确的分割结果,且抗噪性较强。3.针对静态目标和动态目标的研究需求,提出了两种不同建模策略。使用抛雪球法对不同反向散射强度的点云进行逐层构建、渲染,形象表达水下动态目标;通过水体影像对航向数据进行插值,得到相对均匀的目标点云;结合α-shape轮廓提取、构建三角网格、Loop细分实现静态目标表面重建。实验分析表明本文方法能够准确反映水下目标特征。

关键词：多波束系统水体数据目标提取水深数据航向内插曲面重建

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高分辨率多波束声纳系统海底目标物检测技术

海洋测绘 2014年第5期34卷 62-64,71页

作者：丁继胜董立峰唐秋华李杰国家海洋局第一海洋研究所山东青岛266061

结合近几年出现的高分辨率多波束测深系统的性能特点,通过检测实例,介绍其在海底管道(尤其是裸露管道)检测中的相关技术及及检测成果。结果证实,高分辨率多波束测深系统可以准确检测海底小尺寸目标物,为其新特性的推广应用提供技术参考。

关键词：多波束测深系统高分辨率海底管道水体数据片段测量