声呐--海洋人生公众号---老师分享（二）

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1 声呐成像

举例来说，近距离高分辨成像技术能够帮助人类对水下物体的表面情况进行全面的了解。虽然在近距离内一些光学设备的成像更为直观，但光学成像技术会受到多种因素的影响，甚至如果遇到复杂的水下环境光学成像技术会不能正常使用，相比而言，声纳成像技术在水下具有更大的优势。近年来，声纳成像技术得到了飞速发展，
其中侧扫声纳系统和扇扫声纳系统是发展比较成熟，应用面比较广泛的声纳系统。

侧扫声纳：

是一种高频拖曳声纳，它一般被安装在水下拖曳体的两侧，侧扫声纳的工作频率较高，解像度相对较强，能够清晰的反映出海底的地形地貌以及海底的沉船飞机残骸等，自上世纪六十年代以来，侧扫声纳系统就在海底目标探测、海底测绘和海底探索、海洋资源开发等领域得到了广泛的应用。
扇扫声纳：
开发的时间较靠后，但扇扫声纳的发展速度极快，目前被广泛的应用于水下定位和水下避障工作中。

 

2 水生图像处理

水声图像处理技术的研究方向主要包括：
⑴图像效果的增强，即改善图像的成像效果，减弱对图像产生的相关干扰，对图像中的有用信息加以扩大；
⑵图像效果恢复，即把原本模糊的图像进行还原；
⑶图像的编码，即对图像进行简化表示，压缩表示数据后进行储存和传递；
⑷图像的重建，即将原本的二维图像建设成三维图像。

 

3 目标检测

⑴光流法。光流法是传统的运动目标探测方法之一。其检测原理是当物体发生移动时，在图像上该物体的亮度模式也在进行运动，因此可以称为光流法。
光流法主要是通过对向量光流场的位移进行计算进而对目标体的轮廓进行初始化，使人们能够有效的跟踪和检测目标物体。
采用光流法对运动目标进行检测的主要优点是目标在帧间运动的限制较少，主要
缺点 是该种方法计算相对复杂，且不具备良好的抗噪性。要想获得准确的检测数据需要有强大的硬件条件进行支持。

⑵帧间差分法。帧间差分法是监测相邻两帧之间图像变化的最直接的方法，它对两帧图像的像素点的灰度进行比较，通过计算阈值对序列图像中的运动区域进行检测。
缺点 是它不能提取出全部相关特征的像素点，因此这种方法检测出的物体位置准确度相对较低，尤其是如果物体运动速度很快时会极大程度的影响运动目标位置的准确度。

⑶背景消减法。背景消减法也是一种常用的水下运动目标检测方法，它将当前帧图像与储存的或者实时得到的背景图像相减，通过对差分图像中像素值进行判断进而推断出像素点运动目标的范围、背景消减法操作较简单，检测的位置准确且效率较高，但这

缺点，因为它对光线天气的要求较高，一旦光线出现明显变化，检测结果会形成巨大的误差，另外如果运动目标自身存在阴影也经常被误认为是运动目标的一部分，会对检测结果造成影响。因此这种方法对于摄像头存在运动或者背景灰度变化程度大的情况检测意义不大。

4 跟踪

对运动目标进行跟踪时，需要对目标的特征进行选择并且保证所选择的特征能够将目标物体与周围背景进行明显的区分，因此对运动目标进行跟踪的主要任务就是选择适当合理的目标特征并找到适用的搜索算法。
 

现阶段水下跟踪技术最常用搜索算法包括绝对平衡搜索法和归一化相关法。
ps:1 查找下上述方法 2 sort进行匹配 3 或者用siamese跟踪
 

在运动目标跟踪过程中要进行严格的特征匹配，其中最为直观的做法就是在下一帧图像中找到与目标图像相似度最大的目标位置，但是这种算法的搜索量巨大耗时较多，
因此滤波器被应用在预测目标出现位置工作中，通过滤波器的预测，可以很大程度的缩小搜索范围，进行目标定位时，只需要在划定的领域范围内进行目标相似性检测即可。

5 识别与跟踪

水下目标的识别通俗来讲就是通过对水下水声信号进行判别，分析出水下物体的特性并进行识别的技术。
例如可以识别水下的船体、鱼群和海底地貌地形等。
水下目标的识别可以分为瞬态回波信号识别和水声图像信号识别，
瞬态回波信号识别是对运动的物体的识别，与语音识别较为相似，
水声图像信号识别则多应用于识别静态物体。
水下目标的识别和跟踪是通过对图像的序列进行研究，
从复杂的背景中找到运动目标，运用相应的方法对目标的运动规律进行总结和预测进而达到对目标物体进行准确跟踪的目的。
因此想要跟踪水下物体就必须对应和套准多个目标不同时刻的声纳图像，跟据目标瞄准点进行精准跟踪。