專利名稱：一種適用于圖像聲納系統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件儲存方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)存儲領(lǐng)域，特別涉及一種可應(yīng)用于圖像聲納系統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件儲 存方法。
背景技術(shù)：
圖像聲納是進行水下測繪、水下環(huán)境和水下目標探測的重要工具。圖像聲納系 統(tǒng)在測繪過程中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)以合適的方式存儲對于圖像聲納的后 續(xù)應(yīng)用有十分重要的意義。圖像聲納生成的數(shù)據(jù)既有圖像的特征，同時又附加了大 量的其他信息(如地理坐標信息、時間信息、各種傳感器信息等)，直接采用已有的 圖像數(shù)據(jù)存儲格式(如BMP、 JPEG、 TIF等)并不能滿足圖像聲納數(shù)據(jù)存儲的要求， 因為諸如BMP、 JPEG、 TIF等圖像文件格式都是針對光學柵格圖像制定的。
目前，國際上有多家公司提出了圖像聲納數(shù)據(jù)的存儲格式(比如QMIPS或者 XTF格式)。出于對各公司的商業(yè)利益的保護以及這些數(shù)據(jù)存儲格式提出的初衷不 同，這些圖像聲納數(shù)據(jù)存儲格式相互之間并不兼容，甚至有些圖像聲納數(shù)據(jù)的存儲 格式并不公開。國內(nèi)圖像聲納的研究和生成沒有形成產(chǎn)業(yè)化，大都處在樣機階段， 從公開文獻和報道看，國內(nèi)還沒有機構(gòu)提出圖像聲納數(shù)據(jù)的存儲格式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種可用于圖像聲納系統(tǒng)的文件儲 存方法。本發(fā)明提出的文件儲存方法，提高圖像聲納數(shù)據(jù)的交互性，提高圖像聲納 數(shù)據(jù)存儲的速度，提高使用圖像聲納數(shù)據(jù)的便利性。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種適用于圖像聲納系統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件儲存 方法，包括以下步驟-
(1) 創(chuàng)建數(shù)據(jù)文件，所述數(shù)據(jù)文件的格式包括文件信息存儲格式、圖像聲納 圖像信息的存儲格式、地理坐標信息的存儲格式、圖像聲納時間信息的存儲格式、 圖像聲納傳感器信息的存儲格式。
(2) 根據(jù)圖像聲納系統(tǒng)的情況，向數(shù)據(jù)文件寫入文件信息。
(3) 對于圖像聲納系統(tǒng)在工作過程中產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)文件存儲時順序執(zhí)行 步驟(31)至步驟(34)，按照數(shù)據(jù)文件格式完成數(shù)據(jù)存儲。
4(31) 寫入圖像聲納圖像信息數(shù)據(jù)；
(32) 寫入地理坐標信息數(shù)據(jù)；
(33) 寫入圖像聲納時間信息數(shù)據(jù)；
(34) 寫入圖像聲納傳感器信息數(shù)據(jù)；
(4) 對于不同的工作周期，重復執(zhí)行上述步驟(3)。
(5) 圖像聲納系統(tǒng)探測任務(wù)完成后，關(guān)閉打開的數(shù)據(jù)文件，完成圖像聲納信息 數(shù)據(jù)存儲。
其中，步驟(1)中，所述文件信息存儲格式用于存儲圖像聲納文件的基本信息， 所述基本信息包括文件信息起始標志、文件類型標志信息、文件版本號信息、圖 像塊信息、地理坐標塊信息、時間塊信息、傳感器塊信息及文件信息結(jié)束標志。
其中，所述文件信息起始標志用于標志文件信息的開始；所述文件類型標志信 息用于標志文件的類型；所述文件版本號信息用于說明文件格式的版本號。所述圖 像塊信息用于存儲圖像數(shù)據(jù)塊信息，該圖像數(shù)據(jù)塊信息包括圖像塊的數(shù)目、圖像 塊在文件中的存儲位置、圖像數(shù)據(jù)類型、圖像通道數(shù)及圖像距離向像素數(shù)；所述地 理坐標塊信息用于存儲地理坐標數(shù)據(jù)的類型，該地理坐標數(shù)據(jù)的類型包括經(jīng)度類 型和緯度類型；所述時間塊信息用于存儲時間數(shù)據(jù)的類型；所述傳感器塊信息用于 存儲傳感器數(shù)據(jù)塊的信息，該傳感器數(shù)據(jù)塊的信息包括傳感器塊信息數(shù)目、傳感 器數(shù)據(jù)類型及傳感器數(shù)據(jù)名稱(采用代碼表示)等。
其中，步驟(31)中，所述圖像聲納圖像信息包括實圖像信息或復圖像信息； 所述圖像信息是指圖像聲納系統(tǒng)對水下環(huán)境進行掃描后輸出圖像信息，圖像信息是 圖像聲納系統(tǒng)最重要的輸出信息；所述圖像信息的數(shù)據(jù)精度可能為整型或者浮點型。
其中，步驟(32)中，所述地理坐標信息是指與圖像聲納圖像信息相關(guān)的地理 坐標信息，圖像聲納圖像的每個象素點都對應(yīng)水下環(huán)境的地理坐標；所述聲納圖像 是二維數(shù)據(jù)， 一般情況下，所述二維圖像數(shù)據(jù)由方位向和距離向組成；所述距離向 指聲信號傳播的方向，所述方位向指圖像聲納孔徑(實孔徑或虛擬孔徑)對應(yīng)的方 向。
其中，步驟(33)中，所述時間信息是指與圖像聲納圖像信息相關(guān)的時間信息； 所述時間信息用于表示獲取圖像信息的相對時間或者絕對時間。
其中，步驟(34)中，所述傳感器信息是指與圖像聲納圖像信息相關(guān)的傳感器 信息；所述傳感器信息是指獲取圖像數(shù)據(jù)時聲納基陣的運動姿態(tài)、運動速度、深度 或者其他傳感器信息，包括溫度、鹽度、距低高度、放纜長度。
其中，同一圖像數(shù)據(jù)塊可包含多幀數(shù)據(jù)，每一幀數(shù)據(jù)由圖像數(shù)據(jù)、地理坐標信
5息、時間信息和傳感器信息組成；同一圖像數(shù)據(jù)文件可包含多個圖像數(shù)據(jù)塊。 本發(fā)明的優(yōu)點在于
1、 本發(fā)明提供的一種可用于圖像聲納系統(tǒng)圖像信息的數(shù)據(jù)文件儲存方法，該儲 存方法的文件格式簡單，而且可以集成圖像數(shù)據(jù)、地理坐標信息、時間信息和傳感 器數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一存儲。
2、 本發(fā)明采用圖像塊的方式，使此文件格式既可以實時存儲圖像聲納數(shù)據(jù)，也 可以在后處理中存儲多種類型聲納的圖像數(shù)據(jù)。


圖l是本發(fā)明數(shù)據(jù)文件儲存方法的文件格式示意圖； 圖2是本發(fā)明數(shù)據(jù)文件儲存方法的文件信息示意圖； 圖3是本發(fā)明實施例側(cè)視聲納測繪帶示意圖4是本發(fā)明實施例側(cè)視合成孔徑聲納文件信息儲存格式示意圖(單頻率)； 圖5是本發(fā)明實施例側(cè)視合成孔徑聲納文件信息儲存格式示意圖(雙頻率)。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一種可用于圖像聲納系統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件儲存方法進行詳 細說明。
具體實施方式
中以側(cè)視合成孔徑聲納為例進行說明，側(cè)視聲納距離向像素點數(shù) 為^、像素精度為單精度浮點型(float),圖像數(shù)據(jù)為復數(shù)，側(cè)視聲納圖像數(shù)據(jù)同時 具有地理位置信息(GPS信息)、時間信息，傳感器信息(深度和速度)，所有傳感 器信息均采用雙精度浮點型，時間信息采用無符號整型表示。
側(cè)視合成孔徑聲納對水下環(huán)境進行實時掃描的時候， 一般采用周期重復工作模 式，即在時刻f發(fā)射和接收聲信號并進行成像處理，間隔"以后再進行重復的動作， "與合成孔徑聲納系統(tǒng)的配置有關(guān)。
每個工作周期，側(cè)視合成孔徑聲納系統(tǒng)會輸出一定數(shù)量的圖像(一幀圖像)，這
里假設(shè)周期Z中，輸出的圖像數(shù)據(jù)的行數(shù)為^'(/)，則周期z'中輸出的總的圖像數(shù)據(jù)為 ^。xA^的數(shù)據(jù)矩陣/'。
數(shù)據(jù)矩陣對應(yīng)的0 8信息為7^('')><2的數(shù)據(jù)矩陣&，其中第一列表示經(jīng)度，第 二列表示緯度。
數(shù)據(jù)矩陣對應(yīng)的時間信息為W"z')xi的數(shù)據(jù)向量T 。數(shù)據(jù)矩陣對應(yīng)的傳感器信息為",""的數(shù)據(jù)向量。'，其中第一列表示深度， 第二列表示速度信息。
為了完成圖像聲納數(shù)據(jù)的存儲，需要完成以下步驟
(1) 創(chuàng)建數(shù)據(jù)文件，所述數(shù)據(jù)文件的格式包括(如圖1所示)文件信息存儲 格式、圖像聲納圖像信息的存儲格式、地理坐標信息的存儲格式、圖像聲納時間信 息的存儲格式、圖像聲納傳感器信息的存儲格式。
(2) 根據(jù)側(cè)視合成孔徑聲納系統(tǒng)的情況，向文件中寫入文件信息。所述文件信 息存儲格式用于存儲圖像聲納文件的基本信息，所述基本信息包括(如圖2所示) 文件信息起始標志、文件類型標志信息、文件版本號信息、圖像塊信息、地理坐標 塊信息、時間塊信息、傳感器塊信息及文件信息結(jié)束標志。
結(jié)合本實施例，圖3為例側(cè)視聲納測繪帶示意圖；文件信息的存儲格式如圖4 所示。
在圖4中文件信息起始標志采用OxAAAAAAAA表示，文件信息結(jié)束標志采用 OxFFFFFFFF表示，文件類型采用0x00000002表示，文件版本信息為1.0采用
在圖4中圖像塊信息由圖像塊數(shù)目，圖像塊在文件中的存儲位置，圖像數(shù)據(jù)類 型，通道數(shù)以及像素數(shù)組成。其中圖像塊數(shù)目為l，采用0x00000001表示；圖像在 文件中的位置為68 (字節(jié))，采用0x00000044表示；圖像數(shù)據(jù)類型為單精度浮點復 數(shù)，采用0x10000003表示，其中高位1表示圖像數(shù)據(jù)為復數(shù)，低位3表示單精度數(shù) 據(jù)類型；通道數(shù)據(jù)為1，采用0x00000001表示，象素數(shù)為^S采用與^x對應(yīng)的十 六進制數(shù)表示。
在圖4中地理坐標信息由經(jīng)度和緯度組成，地理坐標塊信息包括經(jīng)度類型和緯 度類型，這兩種數(shù)據(jù)類型均采用單精度浮點精度，采用0x00000003表示。
在圖4中時間坐標塊信息由時間信息類型組成，這里時間信息類型采用無符號 32位整型表示時間，采用0x00000001表示。
在圖4中傳感器塊信息由傳感器塊信息數(shù)據(jù)，傳感器數(shù)據(jù)類型，傳感器數(shù)據(jù)代 碼組成，其中傳感器塊信息數(shù)目包括深度和速度兩個，釆用0x00000002表示；對應(yīng) 的兩個傳感器數(shù)據(jù)類型均為單精度浮點數(shù)，采用0x00000003表示；對應(yīng)的傳感器數(shù) 據(jù)代碼分別為"深度"和"速度"，采用0x00000007和0x00000009表示。
G)寫入圖像信息數(shù)據(jù)、地理坐標信息數(shù)據(jù)、時間信息數(shù)據(jù)，傳感器信息數(shù)據(jù)。
對于每個工作周期產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)，順序執(zhí)行步驟(31)至(34)，按照格式完 成數(shù)據(jù)存儲。
7(31) 寫入第&行圖像數(shù)據(jù)/;&'1:^);
(32) 寫入地理坐標信息數(shù)據(jù)&(^1:2);
(33) 寫入時間信息數(shù)據(jù)；")；
(34) 寫入第^行傳感器信息數(shù)據(jù)S'"，L2)。
(4)對于不同的工作周期，重復執(zhí)行上述步驟(3)。
圖像聲納系統(tǒng)水下探測任務(wù)完成后，關(guān)閉打開的數(shù)據(jù)文件，完成圖像聲納信息 數(shù)據(jù)存儲。
如果存在兩個頻率的圖像聲納數(shù)據(jù)，為了便于對比，可以采用兩個圖像塊來解 決此問題。但是，文件信息部分需要變化以適應(yīng)兩個圖像塊的情況。圖5中給出了 文件信息部分圖像塊信息的變化，與單頻率圖像聲納數(shù)據(jù)存儲格式相比，雙頻率圖 像聲納數(shù)據(jù)存儲時文件信息部分需要有兩個圖像塊信息。第二個圖像塊的存儲方法 與第一個圖像塊的存儲方法相同。
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權(quán)利要求
1、一種適用于圖像聲納系統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件儲存方法，包括以下步驟(1)創(chuàng)建數(shù)據(jù)文件，所述數(shù)據(jù)文件的格式包括文件信息存儲格式、圖像聲納圖像信息的存儲格式、地理坐標信息的存儲格式、圖像聲納時間信息的存儲格式、圖像聲納傳感器信息的存儲格式；(2)根據(jù)圖像聲納系統(tǒng)的情況，向數(shù)據(jù)文件寫入文件信息；(3)對于圖像聲納系統(tǒng)在工作過程中產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)文件存儲時順序執(zhí)行步驟(31)至步驟(34)，按照數(shù)據(jù)文件格式完成數(shù)據(jù)存儲；(31)寫入圖像聲納圖像信息數(shù)據(jù)；(32)寫入地理坐標信息數(shù)據(jù)；(33)寫入圖像聲納時間信息數(shù)據(jù)；(34)寫入圖像聲納傳感器信息數(shù)據(jù)；(4)對于不同的工作周期，重復執(zhí)行上述步驟(3)；(5)圖像聲納系統(tǒng)探測任務(wù)完成后，關(guān)閉打開的數(shù)據(jù)文件，完成圖像聲納信息數(shù)據(jù)存儲。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)文件儲存方法，其特征在于，步驟(1)中，所 述文件信息存儲格式用于存儲圖像聲納文件的基本信息，所述基本信息包括文件 信息起始標志、文件類型標志信息、文件版本號信息、圖像塊信息、地理坐標塊信 息、時間塊信息、傳感器塊信息及文件信息結(jié)束標志。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)文件儲存方法，其特征在于， 所述文件信息起始標志用于標志文件信息的開始； 所述文件類型標志信息用于標志文件的類型； 所述文件版本號信息用于說明文件格式的版本號；所述圖像塊信息用于存儲圖像數(shù)據(jù)塊信息，該圖像數(shù)據(jù)塊信息包括圖像塊的 數(shù)目、圖像塊在文件中的存儲位置、圖像數(shù)據(jù)類型、圖像通道數(shù)及圖像距離向像素 數(shù)；所述地理坐標塊信息用于存儲地理坐標數(shù)據(jù)的類型，該地理坐標數(shù)據(jù)的類型包 括經(jīng)度類型和緯度類型；所述時間塊信息用于存儲時間數(shù)據(jù)的類型；所述傳感器塊信息用于存儲傳感器數(shù)據(jù)塊的信息，該傳感器數(shù)據(jù)塊的信息包括: 傳感器塊信息數(shù)目、傳感器數(shù)據(jù)類型及傳感器數(shù)據(jù)名稱；
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)文件儲存方法，其特征在于，步驟(31)中，所 述圖像聲納圖像信息包括實圖像信息或復圖像信息；所述圖像信息是指圖像聲納 系統(tǒng)對水下環(huán)境進行掃描后輸出圖像信息；所述圖像信息的數(shù)據(jù)精度為整型或者浮 點型。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)文件儲存方法，其特征在于，步驟(32)中，所 述地理坐標信息是指與圖像聲納圖像信息相關(guān)的地理坐標信息，圖像聲納圖像的每 個象素點都對應(yīng)水下環(huán)境的地理坐標；所述聲納圖像是二維數(shù)據(jù)，所述二維圖像數(shù) 據(jù)由方位向和距離向組成；所述距離向指聲信號傳播的方向，所述方位向指圖像聲 納孔徑對應(yīng)的方向。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)文件儲存方法，其特征在于，步驟(33)中，所 述時間信息是指與圖像聲納圖像信息相關(guān)的時間信息；所述時間信息用于表示獲取 圖像信息的相對時間或者絕對時間。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)文件儲存方法，其特征在于，步驟(34)中，所 述傳感器信息是指與圖像聲納圖像信息相關(guān)的傳感器信息；所述傳感器信息包括-獲取圖像數(shù)據(jù)時聲納基陣的運動姿態(tài)、運動速度或/和深度或者溫度、鹽度、距低高 度、放纜長度信息。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)文件儲存方法，其特征在于，同一圖像數(shù)據(jù)塊包 含多幀數(shù)據(jù)，每一幀數(shù)據(jù)由圖像數(shù)據(jù)、地理坐標信息、時間信息和傳感器信息組成； 同一圖像數(shù)據(jù)文件包含多個圖像數(shù)據(jù)塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于圖像聲納系統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件儲存方法，該方法創(chuàng)建的數(shù)據(jù)文件格式包括文件信息存儲格式、圖像聲納圖像信息的存儲格式、地理坐標信息的存儲格式、圖像聲納時間信息的存儲格式、圖像聲納傳感器信息的存儲格式；圖像聲納系統(tǒng)在工作過程中產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)文件存儲時依次寫入圖像聲納圖像信息數(shù)據(jù)、地理坐標信息數(shù)據(jù)、圖像聲納時間信息數(shù)據(jù)、圖像聲納傳感器信息數(shù)據(jù)；并按照相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件格式完成數(shù)據(jù)存儲。本發(fā)明數(shù)據(jù)文件儲存方法，文件格式簡單，可以集成圖像數(shù)據(jù)、地理坐標信息、時間信息和傳感器數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一存儲；采用圖像塊的方式，使此文件格式既可以實時存儲圖像聲納數(shù)據(jù)，也可以在后處理中存儲多種類型聲納的圖像數(shù)據(jù)。
文檔編號G01S7/52GK101644764SQ20081024081
公開日2010年2月10日 申請日期2008年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者維 劉, 劉紀元, 張春華 申請人:中國科學院聲學研究所