auv前视声纳成像及扫描匹配方法地研究

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1、万方数据AUV前视声纳成像与扫描匹配方法研究学位论文答辩日期：指导教师签字：答辩委员会成员签字：万方数据万方数据独创声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得（注：如没有其他需要特别声明的，本栏可空）或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日---------

2、----------------------------------------------------------------------------------------------学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，并同意以下事项：1、学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。2、学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权清华大学“中国学术期刊

3、(光盘版)电子杂志社”用于出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签字：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据万方数据AUV前视声纳成像与扫描匹配方法研究摘要对水下机器人技术的研究程度和应用水平是衡量一个国家在海洋开发利用方面综合实力的重要依据。在复杂的水下环境中，自主式水下机器人（AUV）要实现高层次的自治，首先必须具备独立的视觉系统与自定位系统。声纳传感器在水下与其他设备

4、相比有无可比拟的优越性，因此成为构建AUV“声视觉”系统的重要组成部分。本文首先针对所使用的852型前视成像声纳重点介绍其工作原理和回波信息，包括具体参数和数据格式等。在充分了解这些信息后介绍回波数据从采集、解析到可视化的详细流程。其次，在对原始声学图像处理方面，首先分析图像存在的主要问题，即包含噪声较多和会因漂移产生畸变。针对高噪声的特点本文采取直接处理单个波束数据的方法最大限度保留信息完整，然后通过二值化等图像增强手段降低背景噪声，结合边缘检测技术对满足阈值要求的数据点进行筛选，最后得到清晰准确的轮廓图

5、像。然后，为了减小图像畸变对后续扫描匹配的影响，本文尝试在声纳成像过程中引入航位推算技术。利用卡尔曼滤波不断更新DVL和AHRS等设备提供的位姿变换估值，以提高对AUV航迹估测的准确性，并在传统声纳成像方法中将机器人位移纳入考虑，最终得到畸变较低的扫描图像方便后续配准。最后详细介绍了扫描匹配中应用最广泛的ICP算法原理及特性，本文使用的概率迭代最近点算法也是ICP算法在统计学上的扩展。讨论算法在AUV领域适用性后论述算法流程与迭代步骤，并对标准数据集进行仿真，从时间耗费和误差等方面验证算法可行性。关键词：A

6、UV；前视声纳；数字图像处理；扫描匹配；概率迭代最近点算法I万方数据II万方数据ResearchOnImageBuildingandScanMatchingTechniqueofAUVForward-lookingSonarAbstractThestudyofunderwaterrobottechnologyandlevelofapplicationisameasureofacountryintheaspectofMarineexploitationandutilizationoftheimportantb

7、asisofcomprehensivestrength.Inthecomplexunderwaterenvironment,theautonomousunderwatervehicle(AUV)toachieveahighlevelofautonomy,firstofallmusthaveindependentvisionsystemandtheself-positioningsystem.Underwatersonarsensorhasincomparablesuperioritycomparedwith

8、otherdevices,soastobecominganimportantpartofAUV’s"SoundVisual"system.Sincethelocationproblemisreferstotherobotonthebasisofsensetheirsurroundingstoestimateitsdisplacementpathandpositioning.Firstly,forthe852-ty