本发明专利技术公开了一种基于航迹线文件的侧扫声纳拖鱼航迹处理方法。它首先提取出航迹线文件中的航迹点坐标信息，采用贝塞尔插值模型对其进行平滑处理，拟合出拖鱼的实际航行轨迹，然后根据时间信息统计出拖鱼在相邻航迹坐标点间运行时所接收到的扫描线的条数，最后通过等距内插获取拖鱼运行的瞬时坐标。本发明专利技术充分利用了航迹线文件，简化了航迹处理过程，有效解决了因船速不稳定以及扫描与定位不同步导致的扫描线分布不均匀的问题。同时，对于因拖鱼行进方向改变而造成的扫描线交叉，也可以取得良好的修正效果。利用本发明专利技术对声纳拖鱼的航行轨迹进行处理，可以有效消除侧扫声纳数据地理编码过程中产生的各种缝隙，获得清晰连续的海底地形地貌影像。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及声纳领域，特别是涉及。
技术介绍
随着科学技术的高速发展，人类对海洋认识的逐渐深化，海洋因其经济上的巨大潜力和战略上的重要地位越来越被人们重视。侧扫声纳技术使人们在认识海洋和开发海洋资源的过程中有了更先进的技术手段。侧扫声纳技术综合了声学、数字信号处理、导航定位和计算机技术，它运用海底地物对入射声波反向散射的原理来探测海底形态，直观地提供海底地貌的声成像，因其具有高分辨率，拖鱼高度可调节，造价便宜，使用方便等优点，被广泛应用于海洋测绘、海洋地质勘探、海底沉积物探测、海洋制图和海洋工程等方面。原始测扫声纳图像是按扫描线顺序排列的序列图像，不具有整体性的地理方位和可量测性，地理编码技术使之具有整体性的地理方位和可量测性，是对其做进一步分析和应用的基础。与一般的遥感影像不同，侧扫声纳图像主要是依据导航信息，结合拖鱼航行轨迹与扫描线的几何关系进行地理编码的。但是由于声纳定位系统粗差、瞬时定位错误、定位与扫描不同步等问题，以及拖鱼因受船速、潮水等诸多因素影响造成的航行轨迹不稳定，经过地理编码后的侧扫声纳图像往往存在大量的空白缝隙，严重影响海底地形地貌影像的清晰度和连贯性。因此，在对侧扫声纳数据进行地理编码之前，必须对其进行航迹处理。目前，国际上比较著名的侧扫声纳系统生产商都有自己成熟的处理软件，如VISTA、 CODA、 Isis等等，这些软件一般只有功能说明，相关的技术文档则较为少见。从检索的资料到的研究资料来看，国内外只有少数文献提到了侧扫声纳拖鱼航迹处理方法，如文献1、文献2中提出的垂线分割滤波算法，以及文献3中提出的内插扫描线法等，这些方法虽然在一定程度上消除了侧扫声纳图像在地理编码后存在的缝隙，但容易造成图像的细节丢失，且运算量较大，算法实现复杂。参考文献1侧扫声纳图像地理编码技术研究.邓雪清，巩丹超，罗睿.海洋测绘.2002，22 (4)2侧扫声纳图像几何纠正技术研究.邓雪清，滕惠忠，巩丹超.解放军测绘研究所学报.2002， 23(1)3Sidescan Sonar Image Processing Techniques.R Cervenka and C de Moustier.IEEE J . Oceanic Eng. , 1993 , 18(2)
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有航迹处理方法中存在的运算复杂，效率不高的缺点，提供。基于航迹线文件的侧扫声纳拖鱼航迹处理方法包括以下步骤1) 对侧扫声纳数据文件进行解析类编写；2) 顺序读取航迹线文件中的记录，并提取时间信息和航迹坐标点；3) 利用贝塞尔插值模型对所述步骤2)提取的航迹坐标点进行插值，构建经过航迹坐标点的平滑曲线，拟合拖鱼得航行轨迹；4) 解析侧扫声纳数据中扫描线的时间信息，同所述步骤2)中提取的时间信息比较，统计出各相邻航迹点间接收到扫描线的条数；5) 对所述步骤3)和所述步骤4)中产生的结果进行内插处理，计算拖鱼运行时的瞬时坐标。步骤l)所述对侧扫声纳数据文件进行解析类编写步骤采用面向对象的方法，将侧扫声纳数据文件作为一个对象进行封装，对侧扫声纳数据文件进行解析类编写，实现对侧扫声纳文件头，扫描线信息头和扫描线数据的快速访问。步骤2)所述顺序读取航迹线文件中的记录，并提取时间信息和航迹点坐标步骤逐行读取航迹线文件中的记录，以空格为分隔符把读取到的记录字符串分隔成测线信息、事件信息、时间信息和航迹坐标点四个字段，时间信息记为T!， T2...Ti ， Ti+1...Tn，航迹坐标点记为P,， P2...Pi， Pi+1...Pn。步骤3)所述利用贝塞尔插值模型对所述步骤2)提取的航迹坐标点进行插值，构建经过航迹坐标点的平滑曲线，拟合拖鱼得航行轨迹步骤顺序连接航迹坐标点P,， P2...Pi， Pw...Pn创建多义线S，并对多义线S进行二次贝塞尔曲线插值，构建经过航迹坐标点Pp P2...Pi， Pi+卜.Pn的二次贝塞尔曲线，拟合声纳拖鱼的航迹。步骤4)所述解析侧扫声纳数据中扫描线的时间信息，同所述步骤2)中提取的时间信息比较，统计出各相邻航迹坐标点间接收到扫描线的条数步骤取航迹线文件中相邻记录的时间信息Ti ， Ti+1，设Nj为统计结果，初始值为零，利用所述步骤l)中的侧扫声纳数据文件解析类读取侧扫声纳数据，逐条读取扫描线信息头，获得扫描线接收的时间t，如果t^Ti，说明扫描线的接收时间超出了航迹线文件中时间记录Ti到Tw的范围，不作处理，继续读取下一条扫描线的接收时间信息；如果t满足Ti <t^Ti+1，则该扫描线是在Ti ， Ti+1时间内接收的，则统计结果Ni累加一个计数；如果t〉Tj，则开始Nw的统计。步骤5)所述对所述步骤3)和所述步骤4)中产生的结果进行内插处理，计算拖鱼运行时的瞬时坐标步骤根据统计结果Ni，对两个相邻航迹坐标点Pi， Pw段的曲线等距内插，计算出拖鱼换能器在Ti， Tw时间段内接收扫描线时的瞬时坐标，即拖鱼接收扫描线k时的瞬时航迹坐标(x4， y》为尸* _r丄s咖=JVi+Ao/oo2^尸/1 X* =尸ge:^(丄* - (X/》、h = Ae勿(々)式中4^f是航迹坐标点Pi ， Pw间二次贝赛尔曲线的长度，是二次贝塞尔曲线厶2,,,的原函数，；c,是Tj时间点拖鱼的x坐标。本专利技术与现有技术相比具有的有益效果(1) 侧扫声纳数据中记录的坐标信息是地理坐标，在地理编码重采样过程中需要将地理坐标转换为大地坐标，坐标转换过程复杂且运算量较大，在本专利技术中，坐标转换由侧扫声纳数据采集系统完成，减少了地理编码过程的计算(2) 拖鱼在执行探测时，并不是理想中匀速进行，而且声纳系统在定位数据没有到达之前，当前扫描线记录中的定位数据与前次记录保持一致，即存在扫描与定位不同步的现象，这样就导致了扫描线延航迹分布的不均匀。本专利技术可以有效地修正因船速、扫描与定位不同步导致的扫描线不均匀分布；(3) 侧扫声纳系统在探测过程中，常常存在着声纳测深系统粗差、声纳定位系统粗差等，在以往航迹处理过程中，需要预先定义粗差阈值，剔出含有粗差的扫描线。在本专利技术中，无需考虑因定位系统以及由拖鱼姿态瞬时错误造成的定位误差；(4) 本专利技术有效地消除了侧扫声纳数据在地理编码过程中由于扫描线延航迹分布不均匀，拖鱼行进方向变化而产生的各种缝隙；(5) 本专利技术算法结构简单清晰，实现方便。附图说明图1是基于航迹线文件的侧扫声纳拖鱼航迹处理方法的流程图；图2是经过本专利技术航迹处理后的扫描线分布示意图。具体实施例方式基于航迹线文件的侧扫声纳拖鱼航迹处理方法包括以下步骤-1) 对侧扫声纳数据文件进行解析类编写；2) 顺序读取航迹线文件中的记录，并提取时间信息和航迹坐标点；3) 利用贝塞尔插值模型对所述步骤2)提取的航迹坐标点进行插值，构建经过航迹坐标点的平滑曲线，拟合拖鱼得航行轨迹；4) 解析侧扫声纳数据中扫描线的时间信息，同所述步骤2)中提取的时间信息比较，统计出各相邻航迹点间接收到扫描线的条数；5) 对所述步骤3)和所述步骤4)中产生的结果进行插值处理，计算拖鱼运行时的瞬时坐标。步骤l)所述对侧扫声纳数据文件进行解析类编写步骤采用面向对象的方法，将侧扫声纳数据文件作为一个对象进行封装，对侧扫声纳数据文件进行解析类编本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于航迹线文件的侧扫声纳拖鱼航迹处理方法，其特征在于包括以下步骤： １）对侧扫声纳数据文件进行解析类编写； ２）顺序读取航迹线文件中的记录，并提取时间信息和航迹坐标点； ３）利用贝塞尔插值模型对所述步骤２）提取的航迹坐 标点进行插值，构建经过航迹坐标点的平滑曲线，拟合拖鱼得航行轨迹； ４）解析侧扫声纳数据中扫描线的时间信息，同所述步骤３）中提取的时间信息比较，统计出各相邻航迹点间接收到扫描线的条数； ５）对所述步骤３）和所述步骤４）中产生的结果 进行内插处理，计算拖鱼运行时的瞬时坐标。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘仁义，刘南，张丰，尹天鹤，黄克玲，杜震洪，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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