西北工业大学卓颉获国家专利权
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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利一种基于像素统计分布加权的双基地海底地貌声学成像方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116299492B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211331227.5,技术领域涉及:G01S15/89;该发明授权一种基于像素统计分布加权的双基地海底地貌声学成像方法是由卓颉;苏照华;孙超;石路设计研发完成,并于2022-10-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于像素统计分布加权的双基地海底地貌声学成像方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种基于像素统计分布加权的双基地海底地貌声学成像方法,利用成像图中海底真实特征出现位置固定、虚假特征随接收阵位置变化这一特点,采用统计方法获取声图像像素点分布特征,并将像素点统计分布概率作为图像像素权值,对多帧声图像实现加权拼接。包括:双基地海底散射信号建模仿真、接收信号声成像处理、像素统计分布处理和多帧声图像加权拼接融合。与常规双基地声学成像方法相比,本发明所提方法可以有效减小声成像图中一维水平线阵固有特性引起的虚假特征及随机噪声,凸显声图像中真实特征,实现对海底显著特征的成像及判别。
本发明授权一种基于像素统计分布加权的双基地海底地貌声学成像方法在权利要求书中公布了:1.一种基于像素统计分布加权的双基地海底地貌声学成像方法,其特征在于步骤如下: 步骤1:双基地海底前向散射信号建模; 假设设发射阵位于观测区域中心原点处,接收阵采用N元水平拖线阵,阵元间距d;发射信号采用中心频率为f0、信号带宽为B的线性调频信号,信号脉宽为T;海底设置p个散射系数为σp的点目标,模拟海底前向散射; 发射信号表示为 其中,t表示时间,T表示信号脉宽,B表示信号脉宽; 接收阵位于某一测线点时,第n阵元上的接收回波为: 其中,nt表示为接收阵元处噪声,σp表示第p个散射点的散射系数,τp表示经发射阵到第p个散射点传播至接收阵参考阵元的时间延迟,表示为第n个接收阵元上的相位延迟,表示为 其中,θp表示第p个散射点的信号入射角度; 步骤2:接收拖线阵采集到海底前向散射信号后,采用常规波束形成和匹配滤波方法处理接收阵元信号,得到各波束角度的时域输出信号,即波束角度-时间图像;采用常规时域双基地声成像方法处理该波束角度-时间图像,生成海底地貌声强图像; 子步骤1:对上一步骤中的xnt进行波束形成,其波束输出可表示为 其中,为第n阵元加权系数; 子步骤2:对子步骤1中的波束输出进行匹配滤波处理,并取绝对值,得到波束角度-时间图像 其中,Rst为发射信号自相关函数,表示卷积; 子步骤3:采用常规时域双基地声学成像方法,对该波束角度-时间图像进行声成像处理,由发射阵位置、接收阵位置和成像归位点坐标x,y计算得到成像归位点传输时延τx,y和入射角度θx,y,成像归位点坐标x,y处的幅度Ax,y可表示为 Ax,y=|ybeam-MFθx,y,τx,y|6 步骤3:对当前帧声成像图进行像素点统计分析,采用滑动窗口局部峰值检测处理该声强图像,同步生成与声图像矩阵维度一致的热点统计图像,所述的热点统计图像由数值0、1组成,高于局部阈值的置为1,低于局部阈值的置为0;原始声图像与热点统计图像作对应元素点乘运算,得到当前帧新图像 Bix,y=Aix,y.*Iix,y7 其中,x,y为声成像图像素坐标,Bix,y表示第i帧经过点乘运算获取的新图像,Aix,y表示第i帧原始声图像,Iix,y表示第i帧声图像对应的热点统计图像; 步骤4:对各测点声图像采用加权法进行图像拼接,最终生成观测区域海底地貌声图像; 各测点声图像拼接过程如下,设前i-1帧声图像拼接后的总图像为Fi-1x,y,第i帧经过点乘运算获取的新图像为Bix,y,则i帧声图像的总拼接结果Fix,y表示为 Fix,y=w1x,yFi-1x,y+w2x,yBix,y8 其中,w1x,y、w2x,y为图像Fi-1x,y、Bix,y像素点的加权系数,加权系数由式9计算
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