正态分布转换算法在声纳图像处理中的应用

doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.06.012

兵工学报 ›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (6): 1052-1057.doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2016.06.012

正态分布转换算法在声纳图像处理中的应用

谭克，邹丽娜

（杭州应用声学研究所声纳技术国防科技重点实验室，浙江杭州 310023）

收稿日期:2015-11-16 修回日期:2015-11-16 上线日期:2016-08-06
通讯作者: 谭克 E-mail:tanke6353064@163.com
作者简介:谭克(1990—)，男，助理工程师，硕士
基金资助:
国家“863”计划项目(2011AA09A107)

The Application of Normal Distribution Transformation Algorithm in Sonar Image Processing

TAN Ke， ZOU Li-na

(Key Laboratory of Sonar Technology for National Defence, Hangzhou Applied Acoustics Research Institute,Hangzhou 310023, Zhejiang, China)

Received:2015-11-16 Revised:2015-11-16 Online:2016-08-06
Contact: TAN Ke E-mail:tanke6353064@163.com

摘要/Abstract

摘要： 根据声纳图像匹配处理的实时性需求，研究了正态分布转换算法。该方法基于对图像中目标点的概率分布进行匹配，不需要提取图像的几何特征或灰度特征，可有效缩短匹配时间。通过对均值滤波法、中值滤波法、小波去噪法、形态学平滑法4种图像去噪和迭代阈值法、最大熵法、一维Otsu法和二维Otsu法4种分割算法，进行仿真并对比，选出符合实时性处理的方法，即中值滤波法和一维Otsui法。基于美国德州仪器公司的数字信号处理芯片，将图像去噪、分割和匹配算法在硬件上实现，硬件实现结果和仿真结果一致,实现了声纳图像匹配的实时处理。

关键词: 声学, 图像匹配, 数字信号处理器, 声纳图像处理, 正态分布转换算法

Abstract: For the requirements of the real-time processing of sonar image matching processing, the normal distributions transform (NDT) algorithm and its application in the sonar image processing are studied. The NDT algorithm is based on probability model. The coordinate of target point is calculated instead of the gray value of image, which speeds up the calculation speed of the NDT algorithm. Several methods of image denoising and segmentation are compared to give the results and analysis of each method. Based on TI DSP chip, the NDT image matching algorithm is achieved.

Key words: acoustics, image matching, digital signal processor, sonar image processing, normal distribution transform algorithm

中图分类号:

TB56

谭克，邹丽娜. 正态分布转换算法在声纳图像处理中的应用[J]. 兵工学报, 2016, 37(6): 1052-1057.

TAN Ke， ZOU Li-na. The Application of Normal Distribution Transformation Algorithm in Sonar Image Processing[J]. Acta Armamentarii, 2016, 37(6): 1052-1057.

参考文献

［1］ David G L. Distinctive image features from scale-invariant keypoints[J]. International Journal of Computer Vision, 2004, 60(2): 91-110.
[2］ Anma P E. Spatial registration of multispectral and mutitemporal digital image using fast Fouerier transformation technique[J]. IEEE Transactions on Geoscience Electronics, 1970, 8(4): 355-368.
[3] 高晶, 吴育峰, 吴昆, 等. 基于角点检测的图像匹配算法[J]. 仪器仪表学报, 2013, 34(8):1717-1725.
GAO Jing, WU Yu-feng, WU Kun, et al. Image matching method based on corner detection[J]. Chinese Journal of Scientific Instrument, 2013, 34(8):1717-1725.(in Chinese)
[4］韩冰，王永明.基于一种快速归一化积相关算法的图像匹配研究[J]. 兵工学报, 2010, 31(2):160-165.
HAN Bing, WANG Yong-ming. Research of image matching based on a fast normalized cross correlation algorithm[J]. Acta Armamentarii, 2010, 31(2): 160-165.(in Chinese)
[5] 刘佳, 傅卫平, 王雯, 等. 基于改进SIFT算法的图像匹配[J]. 仪器仪表学报, 2013, 34(5):1107-1112.
LIU Jia, FU Wei-ping, WANG Wen, et al. Image matching based on improved SIFT algorithm[J]. Chinese Journal of Scientific Instrument, 2013, 34(5):1107-1112.(in Chinese)
［6］ Biber P, Strasser W. The normal distributions transform: a new approach to laser scan matching［C］∥2003 IEEE/RJS International Conference on Intelligent Robots and Systems. Las Vegas, US: IEEE, 2003: 2743-2748.
[7］蔡则苏, 洪炳镕, 魏振华. 使用NDT激光扫描匹配的移动机器人定位方法[J]. 机器人, 2005, 27(5):414-419.
CAI Ze-su, HONG Bing-rong, WEI Zhen-hua. Localization of mobile robots by NDT laser scan matching algorithm[J]. Robot, 2005, 27(5): 414-419.(in Chinese)
[8］陈明生. 图像配准技术研究与应用[D]. 长沙:国防科学技术大学, 2006.
CHEN Ming-sheng. Research on the image registration technology and its application[D]. Changsha: National University of Defense Technology,2006.(in Chinese)
[9］ Otsu A. Threshold selection method from gray-level histogram[J]. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, 1979, 9(1): 62-66.
[10］ Texas Instruments Incorporated. TMS320C6713B floating-point digital signal processor[M/OL]. ［2005-08-12］. http:∥www.ti.com/lit/ds/symlink/tms320c6713.pdf.

[1]	康杨，李宁，黄孝龙，翁春生. 基于环形喷管的脉冲爆轰发动机爆轰声波声学特性[J]. 兵工学报, 2022, 43(5): 1075-1082.
[2]	游鹏，周克栋，赫雷，缪桓举. 含运动弹头的手枪膛口射流噪声场特性[J]. 兵工学报, 2021, 42(12): 2597-2605.
[3]	孙芹东，张小川，韩梅，王文龙. 面向水下滑翔机平台的耐压复合同振式矢量水听器[J]. 兵工学报, 2020, 41(10): 2063-2070.
[4]	赵欣怡，周克栋，赫雷，陆野，李峻松. 某大口径轻武器射流噪声的小波分析与数值模拟[J]. 兵工学报, 2019, 40(11): 2195-2203.
[5]	郭拓，王英民，张立琛. 一种用于水下小尺度运动阵列的目标波达方向估计方法[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1779-1785.
[6]	毕杨, 王英民, 王奇. 双重优化的宽带聚焦波束形成算法研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(8): 1563-1571.
[7]	高飞，潘长明，孙磊. Bayes匹配场地声参数反演:多步退火Gibbs采样算法[J]. 兵工学报, 2017, 38(7): 1385-1394.
[8]	于涤非，张春华，黄勇. 改进型圆面阵的快速波束形成算法设计[J]. 兵工学报, 2017, 38(5): 959-967.
[9]	王亚东，杨晓光，张纪华. 仿鱼体柔性变形运动流噪声特性研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(1): 123-128.
[10]	江伟华，童峰，王彬，刘世刚. 采用主分量分析的非合作水声通信信号调制识别[J]. 兵工学报, 2016, 37(9): 1670-1676.
[11]	汲夏，丛卫华，杜栓平. 基于C6678多核数字信号处理器的声纳信号并行处理设计[J]. 兵工学报, 2016, 37(8): 1476-1481.
[12]	殷敬伟，刘强，陈阳，朱广平，生雪莉. 基于海豚whistle信号的仿生主动声纳隐蔽探测技术研究[J]. 兵工学报, 2016, 37(5): 769-777.
[13]	王谦，侯宏，尹韶平，陈志菲. 水下高速直线运动目标的双参考源航迹估计方法研究[J]. 兵工学报, 2016, 37(4): 677-683.
[14]	刘圣松，陈韶华，陈川. 一种水下静止平台对目标运动参数的联合估计方法[J]. 兵工学报, 2016, 37(4): 684-689.
[15]	卢再华，张志宏，顾建农. 砂土底质浅水条件下实船地震波的检测试验[J]. 兵工学报, 2016, 37(3): 482-488.

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