国产精品1024永久观看,大尺度欧美暖暖视频在线观看,亚洲宅男精品一区在线观看,欧美日韩一区二区三区视频,2021中文字幕在线观看

  • <option id="fbvk0"></option>
    1. <rt id="fbvk0"><tr id="fbvk0"></tr></rt>
      <center id="fbvk0"><optgroup id="fbvk0"></optgroup></center>
      <center id="fbvk0"></center>

      <li id="fbvk0"><abbr id="fbvk0"><dl id="fbvk0"></dl></abbr></li>

      一種便攜式三維成像聲納及其成像方法、系統(tǒng)的制作方法

      文檔序號:6635855閱讀:319來源:國知局
      一種便攜式三維成像聲納及其成像方法、系統(tǒng)的制作方法
      【專利摘要】本發(fā)明屬于聲納成像領(lǐng)域,提供了一種便攜式三維成像聲納及其成像方法、系統(tǒng)。該方法及系統(tǒng)是將錯切-變形技術(shù)應(yīng)用于便攜式三維成像聲納的成像過程中,首先通過錯切變換將物體空間投射到錯切空間,合成中間圖像,該中間圖像的觀測方向與Z軸方向平行,再將中間圖像變形到預(yù)定的圖像空間,得到最終的三維結(jié)果圖像。由于借助了與z軸垂直的中間圖像,從而將三維空間的重采樣過程轉(zhuǎn)換為二維平面的采樣過程,極大的減少了運算量,降低了系統(tǒng)對硬件性能的要求,并可提高顯示的實時性,特別適合應(yīng)用在便攜式三維成像聲納中。
      【專利說明】一種便攜式三維成像聲納及其成像方法、系統(tǒng)

      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明屬于聲納成像領(lǐng)域,尤其涉及一種便攜式三維成像聲納及其成像方法、系 統(tǒng)。

      【背景技術(shù)】
      [0002] 三維成像聲納是一種能夠在目標(biāo)物與聲納相對運動的情況下,將聲納掃描得到的 數(shù)據(jù)以圖像形式展現(xiàn)的設(shè)備,其原理是:水下不同密度、不同聲速的物體,對入射聲波具有 不同程度的反射、透射、散射等物理效應(yīng),通過分析、提取和顯示物體被聲波作用后的強度、 位置信息,就可以得到水下物體的三維聲納圖像。
      [0003] -般地,三維成像聲納可包括信號處理機和主控機兩部分。信號處理機用于完成 三維聲納數(shù)據(jù)的采集、處理及上傳;主控機用于提供可視化界面,完成三維圖像顯示。其中, 主控機采用的三維圖像顯示算法分為面繪制和體繪制。
      [0004] 面繪制的原理是:首先由體數(shù)據(jù)構(gòu)造出中間幾何圖元,然后運用分類操作將三維 聲納數(shù)據(jù)場中感興趣的部分提取出來并以面的方式表達(dá)顯示,常用的是等值面。由于面繪 制方法只關(guān)注于分界面,忽略了組織內(nèi)部豐富的細(xì)節(jié),無法形成對圖像的整體理解。在實際 應(yīng)用中,為了準(zhǔn)確成像需要調(diào)整等值面的取值范圍。另外,面繪制方法在面的構(gòu)造過程中經(jīng) 常丟失大量的細(xì)節(jié),使得生成的圖像過于光滑,保真性較差。
      [0005] 體繪制的原理是:不需要構(gòu)造中間幾何圖元,把體看作是體素的集合,先給三維聲 納數(shù)據(jù)場中的每一體元賦予一定的色彩和透明度,再根據(jù)光線穿越半透明物質(zhì)時能量集聚 的光學(xué)原理,進(jìn)行色彩合成的成像操作,因而保留了豐富的細(xì)節(jié),相對于面繪制,保真性大 為提商。
      [0006] 現(xiàn)有技術(shù)中,體繪制采用光線投影法是從預(yù)先設(shè)定的圖像空間的每一像素出發(fā), 按視線方向發(fā)射一條射線,該射線穿過三維聲納數(shù)據(jù)場,沿射線方向選取采樣點,之后通過 三次線性插值,得到每一采樣點的回波強度值和不透明度值,從而合成最終圖像。由于該種 體繪制方法是將物體空間直接投影到預(yù)先設(shè)定的圖像空間,若視線方向發(fā)生變化,需要重 新進(jìn)行采樣,使得運算量較大,運算速率較慢,實時性差。而對于便攜式三維成像聲納,由于 便攜式的特點,要求系統(tǒng)集成度高、物理尺寸小,需要計算量小、實時性好的體繪制算法。。


      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0007] 本發(fā)明實施例的目的在于提供一種便攜式三維成像聲納的成像方法,旨在解決現(xiàn) 有三維成像聲納的體繪制采用光線投影法,該方法運算量大,造成系統(tǒng)造價高、體積大且實 時性差而不適用于便攜式三維成像聲納的問題。
      [0008] 本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的,一種便攜式三維成像聲納的成像方法,所述方法包 括以下步驟:
      [0009] 接收信號處理機上傳的三維離散聲納數(shù)據(jù)場的三維離散聲納數(shù)據(jù);
      [0010] 采用透視投影的方法,對所述三維離散聲納數(shù)據(jù)進(jìn)行錯切變換,合成中間圖像; toon] 對所述中間圖像進(jìn)行二維圖像變換,得到所述三維離散聲納數(shù)據(jù)在預(yù)先設(shè)定的圖 像空間的三維結(jié)果圖像。
      [0012] 本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種便攜式三維成像聲納的成像系統(tǒng),所述系 統(tǒng)包括:
      [0013] 數(shù)據(jù)接收模塊,用于接收信號處理機上傳的三維離散聲納數(shù)據(jù)場的三維離散聲納 數(shù)據(jù);
      [0014] 第一圖像處理模塊,用于采用透視投影的方法,對所述三維離散聲納數(shù)據(jù)進(jìn)行錯 切變換,合成中間圖像;
      [0015] 第二圖像處理模塊,用于對所述中間圖像進(jìn)行二維圖像變換,得到所述三維離散 聲納數(shù)據(jù)在預(yù)先設(shè)定的圖像空間的三維結(jié)果圖像。
      [0016] 本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種便攜式三維成像聲納,包括信號處理機和 主控機,所述主控機包括如上所述的便攜式三維成像聲納的成像系統(tǒng)。
      [0017] 本發(fā)明實施例提出的便攜式三維成像聲納的成像方法和系統(tǒng)是將錯切-變形技 術(shù)應(yīng)用于便攜式三維成像聲納的體繪制過程中,首先通過錯切變換將物體空間投射到錯切 空間,合成中間圖像,該中間圖像的觀測方向與Z軸方向平行,再將中間圖像變形到預(yù)定的 圖像空間,得到最終的三維結(jié)果圖像。由于借助了與Z軸垂直的中間圖像,從而將三維空間 的重采樣過程轉(zhuǎn)換為二維平面的采樣過程,若原始的視線方向發(fā)生變化,中間坐標(biāo)系可不 發(fā)生變化。該方法和系統(tǒng)極大的減少了運算量,降低了系統(tǒng)對硬件性能的要求,并可提高顯 示的實時性,特別適合應(yīng)用在便攜式三維成像聲納中。

      【專利附圖】

      【附圖說明】
      [0018] 圖1是本發(fā)明第一實施例提供的便攜式三維成像聲納的成像方法的流程圖;
      [0019] 圖2是"T"型基陣的發(fā)射波束與接收波束的疊加示意圖;
      [0020] 圖3是"T"型基陣的接收波束在空間坐標(biāo)系中的示意圖;
      [0021] 圖4是本發(fā)明第一實施例中,對三維離散聲納數(shù)據(jù)場進(jìn)行錯切變換步驟的詳細(xì)流 程圖;
      [0022] 圖5是本發(fā)明第一實施例中,利用光線投影法對三維離散聲納數(shù)據(jù)場中的三維聲 納數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像合成的步驟的詳細(xì)流程圖;
      [0023] 圖6是本發(fā)明第二實施例提供的便攜式三維成像聲納的成像系統(tǒng)的原理圖;
      [0024] 圖7是圖6中,第一圖像處理模塊的原理圖;
      [0025] 圖8是圖7中,中間圖像獲取子模塊的原理圖。

      【具體實施方式】
      [0026] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白,以下結(jié)合附圖及實施例,對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明,并 不用于限定本發(fā)明。
      [0027] 本發(fā)明提出的便攜式三維成像聲納的成像方法是將錯切-變形技術(shù)應(yīng)用于便攜 式三維成像聲納的成像過程中,該方法首先通過錯切變換將物體空間投射到錯切空間,合 成中間圖像,該中間圖像的觀測方向與Z軸方向平行,再將中間圖像變形到預(yù)定的圖像空 間,得到最終的三維結(jié)果圖像。
      [0028] 圖1是本發(fā)明第一實施例提供的便攜式三維成像聲納的成像方法的流程,包括以 下步驟:
      [0029] Sl :接收信號處理機上傳的三維離散聲納數(shù)據(jù)場的三維離散聲納數(shù)據(jù)。
      [0030] 本發(fā)明第一實施例中,信號處理機可采用面陣或"T"型基陣來實現(xiàn)對目標(biāo)的三維 定位。以信號處理機采用"T"型基陣,且"T"型基陣采用垂直發(fā)射、水平接收為例,如圖2 和圖3所示。圖2中的實線表示一系列垂直發(fā)射波束,圖2中的虛線表示一系列水平接收 波束,圖2中的黑色圓圈表示目標(biāo),圖3中的k表示回波波束所在的切面序數(shù)。工作時,"T" 型基陣向某一預(yù)定方向發(fā)射波束,之后對這一方向的回波進(jìn)行分析,由于接收波束具有水 平方向的分辨力,可由接收波束得到這一方向下回波的方位角,同時結(jié)合由發(fā)射波束確定 的仰俯角、以及由波束收發(fā)時間確定的目標(biāo)距離,便可得到目標(biāo)回波的方位角、仰俯角和距 離的信息。
      [0031] 本發(fā)明第一實施例中,三維離散聲納數(shù)據(jù)場為一組空間不同距離上回波強度 的切片,相同距離的三維離散聲納數(shù)據(jù)在同一個切片上。切片上每一數(shù)據(jù)點的三維 離散聲納數(shù)據(jù)至少包括該數(shù)據(jù)點的空間坐標(biāo)和回波強度值。假設(shè)切片上任一數(shù)據(jù)點 P(i,j,k)的俯仰角為Φ,方位角為Θ,距離為z,則該數(shù)據(jù)點的空間坐標(biāo)x(i,j,k)= z · cosC> · cos Θ,y (i,j,k) = z · cosC> · sin Θ,i為數(shù)據(jù)點所在切面的行數(shù),j為數(shù)據(jù)點 所在切面的列數(shù)。
      [0032] S2:采用透視投影的方法,對三維離散聲納數(shù)據(jù)進(jìn)行錯切變換,合成中間圖像。
      [0033] 進(jìn)一步地,如圖4所示,步驟S2可包括以下步驟:
      [0034] S21 :選定物體空間到預(yù)先設(shè)定的圖像空間的變換矩陣Mview,以確定對三維離散聲 納數(shù)據(jù)的主觀察方向。
      [0035] S22 :通過坐標(biāo)變換矩陣T,使得三維離散聲納數(shù)據(jù)場的z軸方向與對三維離散聲 納數(shù)據(jù)的主觀察方向重合。
      [0036] S23:采用透視投影的方法,將三維離散聲納數(shù)據(jù)場由物體空間變換到錯切空間。
      [0037] 本發(fā)明第一實施例中,通過將三維離散聲納數(shù)據(jù)場內(nèi)每一切片的三維離散聲納數(shù) 據(jù)均乘以錯切變換矩陣K,實現(xiàn)在垂直于z軸的方向上對切片的錯切。其中,錯切變換矩陣 K可表示為:

      【權(quán)利要求】
      1. 一種便攜式三維成像聲納的成像方法,其特征在于,所述方法包括以下步驟: 接收信號處理機上傳的三維離散聲納數(shù)據(jù)場的三維離散聲納數(shù)據(jù); 采用透視投影的方法,對所述三維離散聲納數(shù)據(jù)進(jìn)行錯切變換,合成中間圖像; 對所述中間圖像進(jìn)行二維圖像變換,得到所述三維離散聲納數(shù)據(jù)在預(yù)先設(shè)定的圖像空 間的三維結(jié)果圖像。
      2. 如權(quán)利要求1所述的便攜式三維成像聲納的成像方法,其特征在于,所述采用透 視投影的方法,對所述三維離散聲納數(shù)據(jù)進(jìn)行錯切變換,合成中間圖像的步驟包括以下步 驟: 選定物體空間到預(yù)先設(shè)定的圖像空間的變換矩陣,以確定對所述三維離散聲納數(shù)據(jù)的 主觀察方向; 通過坐標(biāo)變換矩陣,使得所述三維離散聲納數(shù)據(jù)場的z軸方向與所述主觀察方向重 合; 采用透視投影的方法,將所述三維離散聲納數(shù)據(jù)場由所述物體空間變換到錯切空間; 在所述錯切空間,對所述三維離散聲納數(shù)據(jù)場中的三維聲納數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像合成,得到 中間圖像。
      3. 如權(quán)利要求2所述的便攜式三維成像聲納的成像方法,其特征在于,所述采用透視 投影的方法,將所述三維離散聲納數(shù)據(jù)場由所述物體空間變換到錯切空間的步驟具體為: 將所述三維離散聲納數(shù)據(jù)場內(nèi)每一切片的三維離散聲納數(shù)據(jù)均乘以錯切變換矩陣K, 所述錯切變換矩陣K表示為:
      其中,kx為橫軸移動系數(shù)kx、ky為縱軸移動系數(shù),kw為比例變換系數(shù)k w ,且有
      ^為第一個切片的距離,^為所需變換的三維離散聲納數(shù)據(jù)所在切片的距離。
      4. 如權(quán)利要求3所述的便攜式三維成像聲納的成像方法,其特征在于,對所述中間圖 像進(jìn)行二維圖像變換,得到所述三維離散聲納數(shù)據(jù)在預(yù)先設(shè)定的圖像空間的三維結(jié)果圖像 的步驟表示為:Mrap = r1 ? r1 ? Mview,其中,Mrap為所述錯切空間到預(yù)先設(shè)定的所述圖像空 間的變換矩陣,T為所述坐標(biāo)變換矩陣,Mview為所述物體空間到預(yù)先設(shè)定的圖像空間的變換 矩陣。
      5. 如權(quán)利要求2所述的便攜式三維成像聲納的成像方法,其特征在于,在所述錯切空 間,對所述三維離散聲納數(shù)據(jù)場中的三維聲納數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像合成,得到中間圖像的步驟包 括以下步驟: 在所述錯切空間,根據(jù)各數(shù)據(jù)點的回波強度值的大小,對所述三維離散聲納數(shù)據(jù)場中 各數(shù)據(jù)點的三維聲納數(shù)據(jù)進(jìn)行分類; 為每一類的數(shù)據(jù)點賦予不同的不透明度值; 根據(jù)光線跟蹤法,沿視線方向進(jìn)行重采樣,并由離某一采樣點最近的8個數(shù)據(jù)點的回 波強度值和不透明度值作三線性插值,得到各采樣點的回波強度值和不透明度值; 根據(jù)每條沿視線方向的線束上的各采樣點的回波強度值和不透明度值,由前向后或由 后向前合成中間圖像的回波強度值,進(jìn)而得到中間圖像。
      6. 如權(quán)利要求5所述的便攜式三維成像聲納的成像方法,其特征在于,所述由后向前 合成中間圖像的回波強度值的步驟表示為Ttjut = Pin(l_ a nOT)+Pmw a nOT,所述由前向后合成 中間圖像的回波強度值的步驟表示為:Ptjut = Pina in+PnOTanOT(l-a in),其中,P_為第m個體 元的回波強度值,Pwt為經(jīng)過所述第m個體元后的回波強度值,Pin為進(jìn)入所述第m個體元的 回波強度值,a MW為所述第m個體元的的不透明度值,Ciin為進(jìn)入所述第m個體元的不透明 度值。
      7. -種便攜式三維成像聲納的成像系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)包括: 數(shù)據(jù)接收模塊,用于接收信號處理機上傳的三維離散聲納數(shù)據(jù)場的三維離散聲納數(shù) 據(jù); 第一圖像處理模塊,用于采用透視投影的方法,對所述三維離散聲納數(shù)據(jù)進(jìn)行錯切變 換,合成中間圖像; 第二圖像處理模塊,用于對所述中間圖像進(jìn)行二維圖像變換,得到所述三維離散聲納 數(shù)據(jù)在預(yù)先設(shè)定的圖像空間的三維結(jié)果圖像。
      8. 如權(quán)利要求7所述的便攜式三維成像聲納的成像系統(tǒng),其特征在于,所述第一圖像 處理模塊包括: 選定子模塊,用于選定物體空間到預(yù)先設(shè)定的圖像空間的變換矩陣,以確定對所述三 維離散聲納數(shù)據(jù)的主觀察方向; 坐標(biāo)變換子模塊,用于通過坐標(biāo)變換矩陣,使得所述三維離散聲納數(shù)據(jù)場的z軸方向 與所述主觀察方向重合; 錯切子模塊,用于采用透視投影的方法,將所述三維離散聲納數(shù)據(jù)場由所述物體空間 變換到錯切空間; 中間圖像獲取子模塊,用于在所述錯切空間,對所述三維離散聲納數(shù)據(jù)場中的三維聲 納數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像合成,得到中間圖像。
      9. 如權(quán)利要求8所述的便攜式三維成像聲納的成像系統(tǒng),其特征在于,所述中間圖像 獲取子模塊包括: 分類子模塊,用于在所述錯切空間,根據(jù)各數(shù)據(jù)點的回波強度值的大小,對所述三維離 散聲納數(shù)據(jù)場中各數(shù)據(jù)點的三維聲納數(shù)據(jù)進(jìn)行分類; 賦值子模塊,用于為每一類的數(shù)據(jù)點賦予不同的不透明度值; 重采樣及插值子模塊,用于根據(jù)光線跟蹤法,沿視線方向進(jìn)行重采樣,并由離某一采樣 點最近的8個數(shù)據(jù)點的回波強度值和不透明度值作三線性插值,得到各采樣點的回波強度 值和不透明度值; 合成子模塊,用于根據(jù)每條沿視線方向的線束上的各采樣點的回波強度值和不透明度 值,由前向后或由后向前合成中間圖像的回波強度值,進(jìn)而得到中間圖像。
      10. -種便攜式三維成像聲納,包括信號處理機和主控機,其特征在于,所述主控機包 括如權(quán)利要求7、8或9所述的便攜式三維成像聲納的成像系統(tǒng)。
      【文檔編號】G06T3/00GK104361623SQ201410691462
      【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
      【發(fā)明者】董雷, 曾鋒, 郭曉明, 劉峰, 周瑜, 劉德鑄 申請人:中國電子科技集團公司第三研究所
      網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
      • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
      1