一種圖像聲納用近場(chǎng)聲納圖像快速成像方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種圖像聲納用近場(chǎng)聲納圖像快速成像方法，包括以下步驟：發(fā)射探測(cè)信號(hào)，對(duì)目標(biāo)散射信號(hào)進(jìn)行帶通采樣、正交變換，得到多通道的圖像聲納陣列復(fù)信號(hào)；在所測(cè)的平面空間范圍內(nèi)等按照?qǐng)D像質(zhì)量需求等間隔選取目標(biāo)點(diǎn)，計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)離圖像聲納基陣陣元的物理距離，計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)到各陣元的聲程差；根據(jù)目標(biāo)點(diǎn)離基陣的距離，取出對(duì)應(yīng)時(shí)間片的各陣元通道的復(fù)數(shù)據(jù)，補(bǔ)償各通道相位差，將補(bǔ)償后的各陣元復(fù)數(shù)據(jù)累加求和，取模可得到該目標(biāo)點(diǎn)的近場(chǎng)聲納圖像強(qiáng)度；將所有點(diǎn)的強(qiáng)度組合拼接即可直接得到圖像聲納的近場(chǎng)成像結(jié)果。本發(fā)明在不損失近場(chǎng)成像結(jié)果的前提下，大大降低了圖像聲納的近場(chǎng)成像復(fù)雜度，具有較好的工程實(shí)用性。
【專利說明】一種圖像聲納用近場(chǎng)聲納圖像快速成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種圖像聲納成像方法，更具體的說，涉及一種圖像聲納用近場(chǎng)聲納圖像快速成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)家海洋戰(zhàn)略的不斷深化，對(duì)海洋的探測(cè)需求不斷增長(zhǎng)，而圖像聲納則是其中不可或缺的設(shè)備之一，而常規(guī)圖像聲納中，由于計(jì)算復(fù)雜度的原因，常常以遠(yuǎn)場(chǎng)假設(shè)來降低復(fù)雜度，但精度需求的不斷提高，近場(chǎng)精度問題不得不考慮。
[0003]針對(duì)圖像聲納近場(chǎng)成像而言，常規(guī)方法先采用動(dòng)態(tài)聚焦波束形成，形成若干個(gè)波束，但由于所形成的坐標(biāo)為極坐標(biāo)系，不能直接顯示到屏幕上，常常需要對(duì)每個(gè)成像點(diǎn)進(jìn)行扇形變換，變換到直角坐標(biāo)系上，方便顯示。但動(dòng)態(tài)聚焦波束形成和扇形變化的運(yùn)算量都比較龐大，因此限制了在設(shè)備上的實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種圖像聲納用近場(chǎng)聲納圖像快速成像方法，包括以下步驟:向聲納目標(biāo)發(fā)射探測(cè)信號(hào)，對(duì)目標(biāo)散射信號(hào)進(jìn)行帶通采樣、正交變換，得到多通道的圖像聲納陣列復(fù)信號(hào)；在圖像聲納所測(cè)的平面空間范圍內(nèi)等按照?qǐng)D像質(zhì)量需求等間隔選取目標(biāo)點(diǎn)，并取出每個(gè)點(diǎn)直角坐標(biāo)，分別計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)離圖像聲納基陣陣元的物理距離，并以圖像聲納中心基元為參考，計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)到各陣元的聲程差；根據(jù)聲程差，計(jì)算該目標(biāo)點(diǎn)到各陣元之間的相位差；根據(jù)目標(biāo)點(diǎn)離基陣的距離，參考聲速，取出對(duì)應(yīng)時(shí)間片的各陣元通道的復(fù)數(shù)據(jù)，補(bǔ)償各通道相位差，將補(bǔ)償后的各陣元復(fù)數(shù)據(jù)累加求和，取?？傻玫皆撃繕?biāo)點(diǎn)的近場(chǎng)聲納圖像強(qiáng)度；同樣的方法計(jì)算圖像聲納照射的平面空間范圍內(nèi)均勻分布的各個(gè)點(diǎn)的強(qiáng)度，將各個(gè)點(diǎn)的強(qiáng)度組合拼接即可直接得到圖像聲納的近場(chǎng)成像結(jié)果。本發(fā)明在不損失近場(chǎng)成像結(jié)果的前提下，大大降低了圖像聲納的近場(chǎng)成像復(fù)雜度，具有較好的工程實(shí)用性。
[0005]本發(fā)明所公開的一種圖像聲納用近場(chǎng)聲納圖像快速成像方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的明顯優(yōu)勢(shì):
[0006]第一，本發(fā)明所公開的一種圖像聲納用近場(chǎng)聲納圖像快速成像方法，通過直接選取和顯示圖像所對(duì)應(yīng)的平面空間的均勻坐標(biāo)點(diǎn)，對(duì)每個(gè)目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)圖像聲納各陣元的聲程差進(jìn)行相位補(bǔ)償，并累加各陣元復(fù)數(shù)據(jù)，求和取模得到目標(biāo)點(diǎn)的強(qiáng)度，可以避免常規(guī)方法中的扇形變換步驟，可以較好的降低計(jì)算量。
[0007]第二，本發(fā)明所公開的一種圖像聲納用近場(chǎng)聲納圖像快速成像方法，由于平面空間點(diǎn)的均勻選取，直接針對(duì)有效目標(biāo)直接進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，減少了近場(chǎng)動(dòng)態(tài)聚焦波束形成的不必要數(shù)據(jù)的計(jì)算，從而進(jìn)一步減少了計(jì)算量。
[0008]由此可見，本發(fā)明方法可在不損失任何精度的情況下，大大降低計(jì)算量，適合實(shí)時(shí)計(jì)算，非常適合在高精度圖像聲納成像中推廣使用?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0009]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更利于相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員理解，下面對(duì)附圖進(jìn)行簡(jiǎn)單說明。
[0010]圖1為本發(fā)明的近場(chǎng)聲納圖像快速成像方法流程圖。
[0011]圖2為本發(fā)明的近場(chǎng)聲納圖像快速成像方法原理示意圖。
具體實(shí)施方案
[0012]下面結(jié)合附圖和本發(fā)明一種較佳的具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0013]作為本發(fā)明的一種較佳施例，如圖1所示，一種圖像聲納用近場(chǎng)聲納圖像快速成像方法，包括以下步驟:模擬預(yù)處理和帶通采樣、正交變換、取目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)、計(jì)算各陣元相對(duì)參考陣元的聲程差、計(jì)算相位差、各陣元補(bǔ)償相位、累加求和、取模得到目標(biāo)強(qiáng)度、拼接各目標(biāo)點(diǎn)強(qiáng)度值得到近場(chǎng)聲納圖像。
[0014]作為本發(fā)明的一種較佳施例，模擬預(yù)處理和帶通采樣方法，將圖像聲納陣列所接收的信號(hào)順序經(jīng)過放大、帶通濾波、時(shí)間增益控制、數(shù)模轉(zhuǎn)換和帶通欠采樣等幾個(gè)步驟。
[0015]作為本發(fā)明的一種較佳施例，正交變換方法，將帶通采樣的信號(hào)分別與基頻信號(hào)的正弦函數(shù)和余弦函數(shù)對(duì)應(yīng)相乘，然后分別進(jìn)入低通濾波器，分別得到復(fù)信號(hào)的實(shí)數(shù)部分和虛數(shù)部分。
[0016]作為本發(fā)明的一種較佳施例，取目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)的方法，按照?qǐng)D像聲納所覆蓋的二維空間平面，以接收基陣為中心，按照直角坐標(biāo)系等間距取出均勻分布的二維空間點(diǎn)，詳見圖
2 ； ο
[0017]作為本發(fā)明的一種較佳施例，計(jì)算各陣元相對(duì)參考陣元的聲程差方法，滿足
【權(quán)利要求】
1.一種圖像聲納用近場(chǎng)聲納圖像快速成像方法，包括以下步驟:模擬預(yù)處理和帶通采樣、正交變換、取目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)、計(jì)算各陣元相對(duì)參考陣元的聲程差、計(jì)算相位差、各陣元補(bǔ)償相位、累加求和、取模得到目標(biāo)強(qiáng)度、拼接各目標(biāo)點(diǎn)強(qiáng)度值得到近場(chǎng)聲納圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的一種圖像聲納用近場(chǎng)聲納圖像快速成像方法，其特征是所述的模擬預(yù)處理和帶通采樣方法，將圖像聲納陣列所接收的信號(hào)順序經(jīng)過放大、帶通濾波、時(shí)間增益控制、數(shù)模轉(zhuǎn)換和帶通欠采樣幾個(gè)步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的一種圖像聲納用近場(chǎng)聲納圖像快速成像方法，其特征是所述的正交變換方法，將帶通采樣的信號(hào)分別與基頻信號(hào)的正弦函數(shù)和余弦函數(shù)對(duì)應(yīng)相乘，然后分別進(jìn)入低通濾波器，分別得到復(fù)信號(hào)的實(shí)數(shù)部分和虛數(shù)部分。
4.如權(quán)利要求1所述的一種圖像聲納用近場(chǎng)聲納圖像快速成像方法，其特征是所述的取目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)的方法，按照?qǐng)D像聲納所覆蓋的二維空間平面，以接收基陣為中心，按照直角坐標(biāo)系等間距取出均勻分布的二維空間點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種圖像聲納用近場(chǎng)聲納圖像快速成像方法，其特征是所述的計(jì)算各陣元相對(duì)參考陣元的聲程差方法，滿足
6.如權(quán)利要求1所述的一種圖像聲納用近場(chǎng)聲納圖像快速成像方法，其特征是所述的計(jì)算相位差方法；滿足□供4D/2x2x;r，其中λ為聲波的波長(zhǎng)，π為圓周率。
7.如權(quán)利要求1所述的一種圖像聲納用近場(chǎng)聲納圖像快速成像方法，其特征是所述的各陣元補(bǔ)償相位方法為，將正交變換后的復(fù)信號(hào)，直接與相位差的復(fù)數(shù)形式對(duì)應(yīng)相乘。
8.如權(quán)利要求1所述的一種圖像聲納用近場(chǎng)聲納圖像快速成像方法，其特征是所述的各陣元累加求和方法，將補(bǔ)償之后的各陣元通道的復(fù)數(shù)形式，進(jìn)行復(fù)數(shù)累加運(yùn)算。
【文檔編號(hào)】G01S15/89GK103954967SQ201410209181
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】么彬 申請(qǐng)人:么彬