一种针对崎岖地形的侧扫声呐瀑布图像灰度矫正方法

本发明涉及图像处理，更具体的说是涉及一种针对崎岖地形的侧扫声呐瀑布图像灰度矫正方法。

背景技术：

1、声呐技术是获取、利用、处理海洋信息的重要手段，发展声呐技术对海洋资源开发、海洋环境保护、海洋灾害预警以及国家安全具有重大意义。其中，侧扫声纳因分辨率高，探测距离长，并且可以得到连续的二维海底图像，显示出地貌形态与分布，而应用广泛。但是受传播损失、波束模式、沉积物的角度散射的影响，侧扫声纳图像往往出现边缘强度衰减，严重影响后续的目标检测、图像分割等，因此需要对原始侧扫声呐瀑布图像进行补偿矫正。

2、目前，侧扫声呐瀑布图像灰度矫正的方法有很多，大致可分为两种：一种是从声呐衰减原理出发并利用多种声呐及水域参数进行补偿矫正，然而水域环境参数难以获取准确值，且环境瞬息万变，受到多个因素的影响，单个的参数难以适应各种水域条件。有的方法先分割出各种沉积物，再对各种沉积物单独进行矫正。虽然这种方法可以分离出回波点，但是这也需要沉积物种类的先验知识，若聚类簇数目有误则严重影响矫正效果；另一种从侧扫声呐瀑布图像的像素值分布进行分析，通过某种映射使图像像素值分布均匀或者满足目标直方图，虽然它操作简单，原理明了，但是是对图像所有点同时进行操作，无法单独针对崎岖地形的阴影及回波部分进行侧扫声呐瀑布图像的灰度矫正。

3、因此，如何提供一种针对崎岖地形的侧扫声呐瀑布图像的灰度矫正方法以突破当前瓶颈，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，为克服上述缺陷，提升带有崎岖地形的侧扫声呐瀑布图像的灰度矫正效果，本发明对应提供了一种针对崎岖地形的侧扫声呐瀑布图像灰度矫正方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种针对崎岖地形的侧扫声呐瀑布图像灰度矫正方法，包括如下步骤：

4、对侧扫声呐瀑布图像进行分段处理，并计算每段分段强度；

5、根据所述分段强度确定目标强度和连续分段强度，根据所述目标强度和所述连续分段强度，得到补偿序列；

6、利用所述补偿序列对所述侧扫声呐瀑布图像进行矫正。

7、进一步的，所述侧扫声呐瀑布图像通过对侧扫声呐数据解析得到，同时解析得到航行数据，在对所述侧扫声呐瀑布图像进行分段处理前，先利用所述航行数据对所述侧扫声呐瀑布图像进行速度矫正。

8、进一步的，所述速度矫正的过程包括：

9、提取所述航行数据中的速度数据，确定速度最小值；

10、将所述航行数据中的每ping速度数据分别与所述速度最小值相除，结果作为每ping图像补充的数量；根据所述每ping图像补充的数量，与上一ping的图像进行线性插值；

11、堆叠插值后的图像，得到经速度矫正的侧扫声呐瀑布图像。

12、进一步的，所述每段分段强度，为每段图像中大于各段最大像素值1/m的像素值的几何均值。

13、进一步的，所述目标强度为分段强度中的最大值，所述连续分段强度，通过对所述分段强度进行线性插值获得，所述补偿序列为所述目标强度与所述连续分段强度的比值。

14、进一步的，利用所述补偿序列对所述侧扫声呐瀑布图像中的非阴影点集进行补偿，补偿方法为：根据所述非阴影点所在的位置，确定所述补偿序列中对应的补偿值，利用所述补偿值对所述非阴影点进行补偿。

15、进一步的，所述非阴影点集的获取过程为：

16、所述连续分段强度复制扩展至与所述侧扫声呐瀑布图像大小一致，扩展后与所述侧扫声呐瀑布图像相除，将所述侧扫声呐瀑布图像中结果大于设定阈值的点作为阴影点，得到阴影点集，求解所述阴影点集的补集，得到所述非阴影点集。

17、经由上述的技术方案可知，本发明公开提供了一种针对崎岖地形的侧扫声呐瀑布图像灰度矫正方法，与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明能够快速、有效地恢复原始侧扫声呐瀑布图像的有效回波区域的衰减强度并突出崎岖地形图像阴影，增加图像的对比度，在两侧与中间的灰度分布一致的同时，可最大限度地突出了地形与目标，提升视觉效果。

18、本发明的另一有益效果为：根据连续分段强度对图像进行补偿，能够使矫正后声呐图像的灰度分布连续；同时，提取并对侧扫声呐瀑布图像中的非阴影点集进行补偿，有效克服了现有技术中对图像所有点同时进行操作，无法单独针对崎岖地形的阴影及回波部分进行侧扫声呐瀑布图像的灰度矫正的弊端。

技术特征：

1.一种针对崎岖地形的侧扫声呐瀑布图像灰度矫正方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种针对崎岖地形的侧扫声呐瀑布图像灰度矫正方法，其特征在于，所述侧扫声呐瀑布图像通过对侧扫声呐数据进行解析得到，同时解析得到航行数据，在对所述侧扫声呐瀑布图像进行分段处理前，先利用所述航行数据对所述侧扫声呐瀑布图像进行速度矫正。

3.根据权利要求2所述的一种针对崎岖地形的侧扫声呐瀑布图像灰度矫正方法，其特征在于，所述速度矫正的过程包括：

4.根据权利要求1所述的一种针对崎岖地形的侧扫声呐瀑布图像灰度矫正方法，其特征在于，每段所述分段强度，为每段图像中大于各段最大像素值1/m的像素值的几何均值。

5.根据权利要求1所述的一种针对崎岖地形的侧扫声呐瀑布图像灰度矫正方法，其特征在于，所述目标强度为所述分段强度中的最大值，所述连续分段强度，通过对所述分段强度进行线性插值获得，所述补偿序列为所述目标强度与所述连续分段强度的比值。

6.根据权利要求1所述的一种针对崎岖地形的侧扫声呐瀑布图像灰度矫正方法，其特征在于，利用所述补偿序列对所述侧扫声呐瀑布图像中的非阴影点集进行补偿，补偿方法为：根据所述非阴影点所在的位置，确定所述补偿序列中对应的补偿值，利用所述补偿值对所述非阴影点进行补偿。

7.根据权利要求6所述的一种针对崎岖地形的侧扫声呐瀑布图像灰度矫正方法，其特征在于，所述非阴影点集的获取过程为：

技术总结
本发明公开了一种针对崎岖地形的侧扫声呐瀑布图像灰度矫正方法，包括对侧扫声呐瀑布图像进行分段处理，计算每段分段强度；根据所述分段强度确定目标强度和连续分段强度，根据所述目标强度和所述连续分段强度，得到补偿序列；利用所述补偿序列对所述侧扫声呐瀑布图像进行矫正。本发明公开的侧扫声呐瀑布图像矫正方法能够使矫正后声呐图像的灰度分布连续，在两侧与中间的灰度分布一致的同时，可最大限度地突出了崎岖地形与目标，提升视觉效果。

技术研发人员：叶秀芬,刘逸飞,刘文智,徐嘉灏,王寅文,李海波
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13