[发明专利]基于和差波束单脉冲测角的成像方法

说明书

本发明公开了基于和差波束单脉冲测角的成像方法，属于信息传输和图像处理的技术领域。本发明对通道内的原始数据进行加权处理以形成和波束及差波束，对成像波束扫描获取的原始图像进行方位向上的阈值处理以提取强散射点，根据和差波束比估计强散射点方位位置的偏移，结合强散射点方位位置的偏移在成像波束方位向上对强散射点进行重定位，对重定位得到的距离方位图进行扇形视图转换得到二维声学图像，能够明显提高特征目标的分辨效果，从而改善整个图像的清晰度，解决了声呐对探测区域方位成像分辨率不佳的技术问题。

技术领域

本发明公开了基于和差波束单脉冲测角的成像方法，属于信息传输和图像处理的技术领域。

背景技术

针对多波束前视声呐的成像特点，一般采用实波束扫描的成像方法，但是这种方法的方位向分辨率受限于成像波束的主瓣宽度，难以获得更为清晰的水下声学图像。在运动平台声呐对水下成像的过程中，常常采用合成孔径声呐(Synthetic Aperture Sonar,SAS)或多普勒波束锐化(Doppler Beam Sharpening,DBS)技术来实现方位向分辨率的提高，但是仅针对成像区域在声呐系统运动轨迹侧向的情况，常用的声呐系统成像方法并不适用于前视成像。现有的前视成像技术对具有强散射点目标的成像不是太理想，方位向分辨率较低，本发明旨在将单脉冲测角引入到成像过程以解决这个问题。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了基于和差波束单脉冲测角的成像方法，利用和差波束的比值对特征目标进行精确定位，能够明显提高特征目标的分辨效果，根据方位角估计值对特征目标成像结果的方位向位置进行重新分配，从而改善整个图像的清晰度，解决了声呐对探测区域方位成像分辨率不佳的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

基于和差波束单脉冲测角的成像方法，对通道内的原始数据进行加权处理以形成和波束及差波束，对成像波束扫描获取的原始图像进行方位向上的阈值处理以提取强散射点，根据和差波束比估计强散射点方位位置的偏移，结合强散射点方位位置的偏移在成像波束方位向上对强散射点进行重定位，对重定位得到的距离方位图进行扇形视图转换得到二维声学图像。

作为基于和差波束单脉冲测角的成像方法的进一步优化方案，对通道内的原始数据进行加权处理以形成和波束及差波束，具体方法为：以扫描在目标方向形成主瓣的成像波束为和波束，对接收到的回波信号进行差波束加权处理以使回波信号在波束扫描的方向形成零陷，回波信号在波束扫描方向上形成零陷的成像波束即为差波束。

作为基于和差波束单脉冲测角的成像方法的进一步优化方案，采用分水岭阈值算法对成像波束扫描获取的原始图像进行方位向上的阈值处理以提取强散射点。

再进一步的，基于和差波束单脉冲测角的成像方法，根据和差波束比估计强散射点每个距离单元上方位位置的偏移，结合强散射点每个距离单元上方位位置的偏移在成像波束方位向上对强散射点进行重定位。

再进一步的，基于和差波束单脉冲测角的成像方法，根据和差波束比估计强散射点每个距离单元上方位位置的偏移的具体方法为：

首先，构建第m成像波束在第n距离单元上的和差波束比K(n,m)：D(n,m)为第m成像波束在第n距离单元上的差波束加权值，S(n,m)为第m成像波束在第n距离单元上的和波束值，Re[·]表示取实部数据，

然后，根据和差波束比与方位角的线性关系确定第n距离单元相对于第m成像波束中心的方位角Δθ(n,m)：γ为表征和差波束比与方位角线性关系的斜率常数。