基于双立方插值的多波束前视声呐数据可视化算法.pdf

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1、126传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2012年第3l卷第9期基于双立方插值的多波束前视声呐数据可视化算法曹晔锋，霍冠英，彭文，李庆武(1．河海大学计算机与信息学院，江苏常州213022；2．常州市传感网与环境感知重点实验室，江苏常州213022)摘要：针对现有的前视声呐数据可视化算法存在的边缘模糊等问题，根据多波束前视声呐成像机理，提出一种将双立方插值应用到声呐数据可视化中的算法。确定插值点的l6个邻近回波点，计算每个回波点的距离权值和角度权值，最终将16个回波点的加权像素值作为插值点对应的像素值。仿真数据与Gemini7

2、20i前视声呐现场数据可视化实验结果表明：较之现有的可视化算法，本算法具有更高的峰值信噪比和更好的边缘保持效果，能够更有效地提高可视化得到的图像质量。关键词：多波束前视声呐；数据可视化；双立方插值中国分类号：TN911．73文献标识码：A文章编号：1000--9787(2012)09-0126-03Datavisualizationalgorithmformulti-beamforwardlooklOingRsSoOnarbasedo0nbi-culbdlcinterpolationCAOYe．feng，HUOGuan．ying。，PENGWen，LIQing．WU，(1．Scho

3、olofComputerandlnfornmtion，HohaiUniversity，Changzhou213022，China；2．ChangzhouKeyLaboratoryofSensorNetworksandEnvironmentalSensing，Changzhou213022，China)Abstract：Todealwithedgeblurandmosaicofcurrentdatavisualizationalgorithmsa，abi—cubicinterpolationisincorporatedintothesonardatavisualizationalgo

4、rithmaccordingtotheimagingmechanismofmulti-beamforwardlookingsonar．The16nearecho—pointsoftheinterpolationpointaredetermined，andtheirdistanceweightsandangleweightsarecalculated．Finally，theweightedpixelvalueofallthe16nearecho—pointsisusedasthepixelvalueoftheinterpolationpoint．Experimentsonbothsi

5、mulationdataandrealdataobtainedbyGemini720iforward—lookingsonarshowthattheproposedalgorithmhastheadvantagesovercurrentalgorithmsintermsofpeaksignaltonoiseratioandedge—preservingeffect，andthuscaneffectivelyimproveimagequalityofvisualization．Keywords：multi—beamforwardlookingsonar(MFLS)；datavisua

6、lization；bi—cubicinterpolation0引言borinterpolationalgorithm，INNIA)和R—Theta算法多波束前视声呐(multi-beamforwardlookingsonar，等。其中，iNNIA算法是本文现场实验使用的Gemini720iMFLS)“q是一种多波束电子扫描声呐，具有较高的成像多波束前视声呐采用的算法，它采用逐点计算极坐标系下速度和分辨率，可有效用于水下目标探测、水下机器人的障每个回波数据在笛卡尔坐标系中的位置，进行数据填充。碍物识别等，近年来在海洋工程与水利工程领域得到了广该算法较为简单，但是会出现“空洞”，即所谓

7、的“Moire”伪泛应用。像，而且在计算中会产生舍入或是截断误差。INNIA算法MFLS的换能器阵列经相控发射和接收波束成形，获从笛卡尔坐标系出发，找出待插值像素点对应的回波数据取前方扇形区域的距离一方位二维极坐标分布的回波强度进行填充，从而消除了“Moire”伪像，但是会导致边缘锯齿信号。通常需要把二维极坐标的回波强度数据在笛卡尔坐现象。R—Theta算法从笛卡尔坐标系出发，通过插值点对应标系下转换成扇形，在一个扇面内进行数据可视化J。针的4个邻近回波点和相应的权值