声纳图像的可视化处理方法、系统和计算装置与流程

本发明涉及水下探测，特别涉及一种声纳图像的可视化处理方法、系统和计算装置。

背景技术：

1、声纳（例如，前视声纳）是一种被安装于船舶、潜艇或水下航行器的前部以对前方进行探测的声纳系统，其能够提供前方区域的实时的、高分辨率的水下图像和信息，这使得前视声纳在各种航行器上具有广泛的用途。然而，前视声纳获取的原始图像数据往往复杂且难以直接阅读，不仅对使用者的专业知识和经验要求比较高，而且阅读前视声纳的原始图像数据往往需要花费较长的时间和较大的精力，因此如何实现前视声纳的声纳图像的可视化是业界持续研究的方向。现有的前视声纳的声纳图像可视化的方法主要包括扇形图转换、亮度调整和伪彩色图映射，在使用时需要根据观察需要调整亮度、对比度等可视化参数，需要使用者有一定的声呐操控经验，操作存在不便。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提供一种声纳图像的可视化处理方法、系统和计算装置，以解决现有的声纳的声纳图像可视化方法中存在的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种声纳图像的可视化处理方法，包括如下步骤：

3、s1，获取声纳的单帧数据的波束图及对应的采样参数；

4、s2，增强波束图，以得到波束图的增强图像；

5、s3，将波束图的增强图像归一化至8位的数值空间内，以得到8位的单通道的波束图的增强图像；

6、s4，通过伪彩色映射图将8位的单通道的波束图的增强图像映射为8位的三通道图像数据；

7、s5，根据采样参数计算波束图的像素位置对应的扇形图的像素位置，以扇形图坐标为索引，存储8位的三通道的波束图的增强图像的内存偏移位置，以生成声纳扇形转化映射图；

8、s6，通过所述声纳扇形转化映射图中的内存偏移从8位的三通道的波束图的增强图像中读取数据，并复制到扇形图对应位置，得到声纳扇形图。

9、作为本发明的一个可行示例，所述步骤s2包括如下步骤：

10、s2.1，计算波束图的图像数据中的像素在全局中的对比度水平，像素与全局水平做差分强化像素的对比度，记作全局显著性图；

11、s2.2，计算波束图的图像数据中的局部对比度水平，局部均值与全局水平做差分强化局部整体对比度，记作局部显著性图；

12、s2.3，设置物体检测卷积核组，其中所述物体检测卷积核组包含物体缓冲部分和背景估计部分，利用所述物体检测卷积核组对波束图的图像数据进行卷积操作，并在得到的卷积图像组中每一像素位置取组间最大值得到物体显著性图；

13、s2.4，将全局显著性图、局部显著性图和物体显著性图归一化，以统一数值域；

14、s2.5，将全局显著性图、局部显著性图和物体显著性图进行加权融合得到波束图的增强图像。

15、作为本发明的一个可行示例，对波束图的增强图像进行亮度曲线控制，其中对波束图的增强图像进行亮度曲线控制的公式为，其中参数表示曲线控制后的增强图像，参数表示曲线控制前的波束图的增强图像，参数表示曲线系数。

16、作为本发明的一个可行示例，在所述步骤s3中，将波束图的增强图像归一化至8位数值空间内的公式为，其中参数表示归一化后的8位的单通道的波束图的增强图像，参数表示曲线控制前的波束图的增强图像，参数和表示波束图的增强图像的最大像素值和最小像素值。

17、依本发明的另一个方面，本发明进一步提供一种声纳图像的可视化处理系统，其包括：

18、获取单元，用于获取声纳的单帧数据的波束图及对应的采样参数；

19、增强单元，用于增强波束图以得到波束图的增强图像；

20、归一化单元，用于将波束图的增强图像归一化至8位的数值空间内以得到8位的单通道的波束图的增强图像；

21、映射单元，用于通过伪彩色映射图将8位的单通道的波束图的增强图像映射为8位的三通道图像数据；

22、生成单元，用于根据采样参数计算波束图的像素位置对应的扇形图的像素位置，以扇形图坐标为索引，存储8位的三通道的波束图的增强图像的内存偏移位置，生成声纳扇形转化映射图；

23、可视化单元，用于通过所述声纳扇形转化映射图中的内存偏移从8位的三通道的波束图的增强图像中读取数据，并复制到扇形图对应位置，得到声纳扇形图。

24、作为本发明的一个可行示例，所述增强单元进一步包括：

25、全局显著性模块，用于计算波束图的图像数据中的像素在全局中的对比度水平，像素与全局水平做差分强化像素的对比度，得到全局显著性图；

26、局部显著性模块，用于计算波束图的图像数据中的局部对比度水平，局部均值与全局水平做差分强化局部整体对比度，得到局部显著性图；

27、物体显著性模块，用于设置物体检测卷积核组，利用所述物体检测卷积核组对波束图的图像数据进行卷积操作，并在得到的卷积图像组中每一像素位置取组件最大值得到物体显著性图；

28、数值域统一模块，用于将全局显著性图、局部显著性图和物体显著性图归一化以统一数值域；

29、加权叠加模块，用于将全局显著性图、局部显著性图和物体显著性图进行加权融合得到波束图的增强图像。

30、作为本发明的一个可行示例，所述增强单元包括亮度控制模块，用于对波束图的增强图像进行亮度曲线控制，其中对波束图的增强图像进行亮度曲线控制的公式为，其中参数表示曲线控制后的增强图像，参数表示曲线控制前的波束图的增强图像，参数表示曲线系数。

31、作为本发明的一个可行示例，所述归一化单元将波束图的增强图像归一化至8位数值空间内的公式为，其中参数表示归一化后的8位的单通道的波束图的增强图像，参数表示曲线控制前的波束图的增强图像，参数和表示波束图的增强图像的最大像素值和最小像素值。

32、作为本发明的一个可行示例，所述可视化处理系统包括小目标检测单元，用于在波束图中实时检测小目标。

33、依本发明的另一个方面，本发明进一步提供一种计算装置，其包括处理器和被耦合于所述处理器的存储器，所述存储器用于存储代码，所述处理器被配置为执行所述代码，当所述代码被执行时，所述计算装置执行如下步骤的可视化处理方法，其中所述可视化处理方法包括如下步骤：

34、s1，获取声纳的单帧数据的波束图及对应的采样参数；

35、s2，增强波束图，以得到波束图的增强图像；

36、s3，将波束图的增强图像归一化至8位的数值空间内，以得到8位的单通道的波束图的增强图像；

37、s4，通过伪彩色映射图将8位的单通道的波束图的增强图像映射为8位的三通道图像数据；

38、s5，根据采样参数计算波束图的像素位置对应的扇形图的像素位置，以扇形图坐标为索引，存储8位的三通道的波束图的增强图像的内存偏移位置，以生成声纳扇形转化映射图；

39、s6，通过所述声纳扇形转化映射图中的内存偏移从8位的三通道的波束图的增强图像中读取数据，并复制到扇形图对应位置，得到声纳扇形图。

40、与现有技术相比，本发明具有至少以下有益效果：

41、首先，所述可视化处理方法包括增强声纳的波束图的步骤，使得声纳扇形图（即，最终呈现的声纳图像）在显示设备上更易于观察；

42、其次，所述可视化处理方法包括将波束图的增强图像归一化至8位的数值空间内得到8位的单通道的波束图的增强图像的步骤，这使得可以在不调节亮度的情况下得到有效的图像可视化输出；

43、第三，所述可视化处理方法可以实现波束图到声纳扇形图的可视化的转化，在每帧数据中只需按照声纳扇形转化映射图访问内存地址即可，无需进行坐标计算，以有利于提高对波束图到声纳图像的可视化处理速度。

44、本发明的其他有益效果将在接下来的描述中被进一步说明。