一种声纳图像拼接方法
【专利摘要】本发明涉及一种声纳图像拼接方法。本方法包括：通过图像预处理去除噪声以及提高对比度；通过对图像幅值频谱进行对数极坐标变换将缩放和旋转参数转换为平移参数，并进行基于相位相关的算法分析；通过图像的几何变换过滤缩放和旋转因子；通过基于相位相关的算法求得平移参数；通过求得的缩放、旋转和平移参数进行坐标映射并通过双线性插值算法进行图像插值。不断重复上述步骤实现所有声纳图像的配准，然后通过亮度调整、图像重合区域融合实现声纳图像的拼接。本发明能够解决声纳在水下监测过程中探测范围视角小的问题,通过声纳图像拼接，将一系列声纳图像拼接成一个大范围的声纳图像，使声纳能够同时监测较大范围的水下环境。
【专利说明】一种声纳图像拼接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种声纳图像拼接方法，特别涉及一种特征点较少的声纳图像的拼接方法。
【背景技术】
[0002]对于水下探測，由于缺少自然光，能见度非常低，传统的光学成像受到了一定的限制。与光学成像相比，声纳成像系统可以在能见度低，水质混浊的水下进行成像。因此声纳成像系统被广泛应用于水下探測。
[0003]当水下观测对象比较大而又要保证分辨率时，发射信号不能覆盖全部探測区域，只能进行局部探測。同时在声纳图像处理方面，一次声成像返回的声探測区域视野较小，エ程实践中经常无法通过一幅图像进行目标识别。这些问题就需要用图像拼接技术来解決。
[0004]与传统光学图像相比，声纳图像主要具有以下特点:(1)图像恢复过程中由于基阵大小差异及波束形成的影响，声纳图像分辨率普遍较低，细节模糊，识别性差；(2)水体对光的吸收效应、散射效应、卷积效应等使声纳图像的具有较强的高斯噪声，信噪比较低。
[0005]目前，基于特征点的图像拼接方法在光学图像拼接中应用比较成熟，适用于拼接特征点较多的图像。但是声纳图像的背景为海水，如果没有其他特征点显著的检测物，声纳图像含有的特征点比较少。如果使用基于特征点的图像拼接方法拼接特征点较少的声纳图像，存在较大的误差。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于针对已有技术存在的问题，提供一种声纳图像拼接方法，能将多幅视角较小的声纳图像拼接为ー个视角较大的图像，从而可以监测较大范围的水下环境，提高声纳目标监测水平。
[0007]为达到上述目的，本发明的构思是:首先对声纳图像进行预处理；然后对图像幅值频谱进行对数极坐标变并进行基于相位相关的算法分析求得图像的缩放、旋转參数；进而按求得的缩放和旋转參数进行图像几何变换；接着运用基于相位相关的算法求得图像的平移參数；最后运用求解的參数进行坐标映射以及图像插值，完成图像之间的配准。在实现配准的基础上，并对声纳图像进行了图像融合处理，最終实现了声纳图像的拼接。
[0008]根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案:
一种声纳图像拼接方法，其基本实施步骤如下:
(I)声纳图像输入
读取声纳图像和读取一般图像一祥。选择第一帧图像为基准图像，第二帧图像作为待匹配图像,两幅输入图像之间满足设定的缩放、旋转和平移关系，定义为:
【权利要求】
1.一种声纳图像拼接方法，其特征在于操作步骤如下: (1)声纳图像输入:读取声纳图像，选择第一帧图像为基准图像KuO，第二帧图像作为待匹配图像托,两幅图像之间满足设定的缩放、旋转和平移关系，定义为:
2.根据权利要求1所述的声纳图像拼接方法，其特征在于:所述步骤(3)缩放和旋转估计的具体步骤是: I)幅值频谱计算 对声纳图像进行傅里叶变换，得到图像频谱间的关系如下列公式(2)所示:
3.根据权利要求1所述的声纳图像拼接方法，其特征在干:所述步骤(5)平移參数估计的具体步骤是: 1)对和KんX)进行傅里叶变换，得两则之间的关系为:
4.根据权利要求1所述的声纳图像拼接方法，其特征在于:所述步骤(7)中图像融合的具体步骤是: O图像亮度的调整:通过直方图规范化调整声纳图像的亮度，使待拼接声纳图像的亮度分布一致； 2)图像重合部分的融合:/,，石是相邻两幅待拼接的声纳图像，Λ和名在区间tbA】上重叠，假设/表示融合后的图像，平滑后的像素点的值为/fcrf ^受石和名在重叠部分对应的像素点的值分别为Zi(Ur) ? λc^v)； 采用的算法具体步骤如下: Φ计算重叠部分像素的差值的绝对值|V/|，按下列公式(12)进行计算: IVZHZ1C^).......Z3Uv)!(12) ?将差值的绝对值与阈值进行比较； 3)计算融合后的像素点的值为，按公式(13)进行计算:
【文档编号】G06T5/50GK103606139SQ201310405189
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】何旭栋, 谢少荣, 朱方文, 罗均, 陈金波, 李恒宇, 王宇驰, 刘恒利, 黄潮炯, 吕所军, 翟飞跃 申请人:上海大学