基于不变矩的高分辨成像声纳图像识别

论文摘要

随着人类对海洋的勘探、开发和利用的深入,以及水下声成像技术的发展,声纳图像识别成为数字图像处理领域的一个重要课题。为了解决近距离水下目标识别问题,论文深入研究了高分辨率成像声纳的声图像的去噪、特征提取等识别技术。论文的主要内容包括:(1)综述了国内外声纳图像识别的研究现状,详细介绍了当前声纳图像识别系统的组成和主要技术手段。介绍了高分辨率成像声纳技术及其图像特点,并分析了目前声纳图像处理中所存在的主要技术难点。(2)分析了声纳图像在成像过程中所受到的噪声干扰。深入研究了两种基于偏微分方程的去噪方法在声纳图像的高斯噪声、斑点噪声抑制中的应用。偏微分方程去噪具有较好的局部自适应去噪和整体优化的功能,与以往的某些经典去噪方法相比,不但能较好地抑制噪声,并且能够保留图像的边缘等细节特征,提高抑噪和图像复原的效果。(3)针对由于作业过程中的运动造成图像中目标的旋转、平移和比例变化问题,深入研究了图像识别中的视觉不变量理论。将一种基于Radon变换的不变矩应用于声纳图像识别中。在图像目标尺度归一化的基础上,利用Radon变换将二维边缘信息投影到一维空间,构造了此空间中的旋转、平移和比例不变矩;并利用奇异值分解(SVD)方法提取目标不变特征。该特征提取方法具有运算速度快、鲁棒性强、分类效果好的优点。(4)提出了另外一种不变量构造方法——改进直方图不变矩。该方法利用直方图对大小、方向、物体移动和视点变化不敏感等优点,克服了传统直方图不包含任何有关图像灰度的空间分布信息而导致不同图像的灰度直方图可能相同或相似,且空间开销大的缺点,立足于不变矩的不变性特征,兼顾目标的形状因子。对声纳图像的灰度变化、旋转和平移具有一定的鲁棒性,提高了识别率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 声纳图像识别技术研究
• 1.2.1 国内外声纳图像识别研究现状
• 1.2.2 声纳图像识别系统简介
• 1.2.3 基于不变矩的高分辨率成像声纳图像识别
• 1.3 课题研究目的与意义
• 1.4 本课题的主要研究工作
• 1.4.1 本课题的研究原则和方法
• 1.4.2 论文的内容安排
• 第2章 相关技术概述
• 2.1 水声学基础
• 2.1.1 声纳技术
• 2.1.2 高分辨率成像声纳图像形成技术
• 2.2 不变矩简介
• 2.2.1 不变矩的应用
• 2.2.2 不变矩的特点与优点
• 2.3 声图像特征提取技术中的难点问题
• 2.4 本章小结
• 第3章 声纳图像去噪
• 3.1 引言
• 3.2 图像去噪
• 3.2.1 常用去噪方法及其特性
• 3.2.2 基于偏微分方程的图像去噪
• 3.2.3 非线性全变差的数字实现
• 3.2.4 去除斑点噪声的各向异性扩散模型SRAD
• 3.3 声纳图像常见噪声及去噪方法
• 3.3.1 声纳图像中的高斯噪声去噪实验及结果分析
• 3.3.2 声纳图像中的斑点噪声去噪实验与结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于Radon变换不变矩的声图像识别
• 4.1 引言
• 4.2 Radon变换原理
• 4.2.1 Radon变换的性质
• 4.2.2 基于Radon变换不变矩的构造
• 4.3 基于Radon变换不变矩的识别算法设计
• 4.4 实验及结果分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于改进直方图不变矩的声图像识别
• 5.1 引言
• 5.2 改进直方图不变矩的构造
• 5.2.1 直方图不变矩
• 5.2.2 目标形状因子
• 5.3 基于改进直方图不变矩的图像识别
• 5.3.1 区域表示法
• 5.3.2 识别算法设计
• 5.4 实验及结果分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢