[发明专利]一种基于正态分布区间估计的水声图像混响抑制方法

说明书

本发明所述的一种基于正态分布区间估计的水声图像混响抑制方法，是将高频成像声纳探测得到的原始图像包含的所有象素点按最小距离完成所属目标图像扩展象素点归类后看成近似满足正态分布(或单边正态分布)的随机变数，由目标的本征象素点构成广义中心，设置显著性水平，求解标准差(均方差)，运用正态分布区间估计方法，能够显著滤除原始图像中混响引起的干扰亮点，解决目标判别过程中干扰较多的问题，提升水声图像的可视化水平。

技术领域

本发明属于声呐领域，具体涉及一种基于正态分布区间估计的水声图像混响抑制方法。

背景技术

相控阵三维声学摄像声纳(工作频率为300kHz)作为一种三维高频成像声纳，是以水声图像的形式将水下目标探测结果显示出来的一种实时图像声纳，其工作特点是：工作频率高、作用距离短、水中干扰因素多、图像畸变大。因此，在相控阵三维声学摄像声纳试验与应用过程中，由水中细小浮游生物、微小气泡对声波的各向散射形成的体积混响和因载体纵横摇导致的界面混响在形成的水声图像上表现为大量离散、随机的图像亮点，从而导致以下两个方面的问题：

(1)混响形成的图像亮点额外增加了UI软件的图像实时处理工作量，且常规图像降噪方法(如中值滤波、加权平滑滤波等)的处理效果不佳，导致高频成像声纳的性能受到一定程度的影响；

(2)混响形成的图像亮点对目标判别形成了很多干扰，显著提高了误判和虚警的概率。

因此，在水声图像处理过程中，必须对这些混响图像亮点进行有效滤波，提高高频成像声纳的实际应用效能。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中混响条件下高频成像声纳在判别目标方面的干扰问题，并提供一种基于正态分布区间估计的水声图像混响抑制方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种基于正态分布区间估计的水声图像混响抑制方法，其步骤如下：

S1：针对高频成像声纳的原始图像进行图像连通域分析算法分析，确定原始图像中目标数量n和每个目标图像对应的本征象素点集合A_i，i＝1,2,...,n；

S2：基于每个目标图像对应的本征象素点集合A_i，求解各目标图像的广义中心e_i，i＝1,2,...,n；

S3：针对原始图像中所有的非目标图像本征象素点，计算其中每个象素点分别到n个目标图像广义中心e_i的距离，并将其划入距离最近的广义中心所对应的目标图像的本征象素点集合中，使每个目标图像均得到其扩展象素点集合A′_i，完成非目标图像本征象素点的归类；

S4：针对每个扩展象素点集合A′_i，计算集合中的每个象素点到所属目标图像广义中心e_i的距离，并以该距离作为元素构建集合D_i；

S5：针对每个集合D_i，对其中的元素按正态分布进行置信区间估计，剔除扩展象素点集合A′_i中到广义中心的距离落在置信区间之外的样本象素点，以剔除后的扩展象素点集合，作为对应目标图像的最终本征象素点集合，完成基于正态分布区间估计的水声图像混响亮点的滤除。

优选的，所述广义中心形式为目标图像所在三维空间的数学表达式ax+by+cz＝1，使用最小二乘法求解该数学表达式的系数，即获得目标图像A_i的广义中心e_i，广义中心e_i表示描述目标图像的样本象素点的数学表达式的最小二乘法估计。

优选的，所述非目标图像本征象素点为表示所述原始图像中除了所有目标图像集合之外的其余像素点。

优选的，所述的集合D_i近似满足正态分布或单边正态分布。