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申请/专利权人：云南保利天同水下装备科技有限公司;海底鹰深海科技股份有限公司

摘要：本发明公开了一种声纳图像的目标追踪方法、目标追踪系统和计算装置，涉及水下目标追踪技术领域，目标追踪方法包括：随机裁分声纳采集的连续数据形成至少两段多帧的连续数据段；将每个连续数据段进行可视化处理后以图像格式存储；根据波束图生成特征图；根据特征图的像素强度范围设置动态阈值后，以动态阈值分割特征图得到特征分割图；取连通区域中像素强度最高的一个像素作为目标位置；搭建和训练目标追踪模型；在连续数据中对单帧声纳图像进行目标检测，将上一帧和当前帧的分割特征图输入目标追踪模型得到两张模型输出图像，寻找标号一致的目标，根据模型输出图像中的像素位置在目标检测结果中获取目标对应标号，实现连续数据中的目标追踪。

主权项：1.声纳图像的目标追踪方法，其特征在于，所述目标追踪方法包括如下步骤：步骤1，随机裁分声纳采集的完整的连续数据，以形成至少两段多帧的连续数据段；步骤2，将每个连续数据段进行可视化处理，并以图像的数据格式存储；步骤3，根据波束图，生成特征图，其中所述步骤3进一步包括：步骤3.1，计算得到波束图的全局显著性图、局部显著性图和物体显著性图；步骤3.2，在分别对全局显著性图、局部显著性图和物体显著性图的背景强度估计后，得到全局显著性图、局部显著性图和物体显著性图的背景强度图；步骤3.3，分别计算全局显著性图、局部显著性图和物体显著性图的像素值与自身估计得到的背景强度值的比值取对数，得到基于自身背景的强度图；步骤3.4，分别将全局显著性图、局部显著性图和物体显著性图的强度图归一化至的范围后累加，生成特征图；步骤4，在根据特征图的像素强度范围设置动态阈值后，以动态阈值分割特征图，保留特征图中像素强度高于动态阈值的部分作为特征分割图；步骤5，取连通区域中像素强度最高的一个像素作为目标位置；步骤6，搭建目标追踪模型，其过程包括：首先，设置两个平行的输入分支，一个输入分支输入前一帧的特征分割图，另一个输入分支输入后一帧的特征分割图，其次，两个输入分支分别通过两个卷积模块，每个卷积模块均为残差结构，第三，对两个输入分支经过卷积模块得到的卷积特征图进行通道拼接，通过1个1×1的卷积层得到合并特征图，第四，将合并特征图进行一维展开，通过线性层将一维展开后的合并特征图变换至32768长度的特征数据，第五，将长度为32768的特征数据二维化为两张128×128的模型输出图像，此时模型输出图像中的像素值表示该像素位置所属目标的标号，当两张模型输入图像中具有包含标号一致的像素位置时，将该像素位置视为同一目标，以完成目标追踪模型的搭建；步骤7，训练目标追踪模型，其过程包括：首先，在以动态阈值对特征图进行分割所得分割结果的基础上，对连续数据进行标注，对连续数据中的同一目标标注大于0的同一数字标号，据此标注结果生成标注图像，在标注图像中背景部分像素值为0，分割所得的目标部分像素值均为该目标的数字标号，其次，将裁分所得的连续数据段进行乱序处理，按比例划分训练集和测试集，第三，将训练集对应的特征分割图按前后帧输入目标追踪模型，将目标追踪模型的输出与标注图像进行对比，计算目标追踪模型的损失值，其中损失函数设置为交叉熵损失函数，第四，通过随机梯度下降法对目标追踪模型进行优化，保留损失函数的损失值最低时的模型参数，以完成目标追踪模型的训练；步骤8，在加载目标追踪模型和载入模型参数后，在连续数据中对单帧声纳图像进行目标检测，将上一帧分割特征图与当前帧的分割特征图输入目标追踪模型得到两张模型输出图像，在两张模型输出图像上寻找标号一致的目标，根据模型输出图像中的像素位置在目标检测结果中获取目标对应标号，实现连续数据中的目标追踪。

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