1.本发明涉及水下目标识别技术领域，种基尤其涉及一种基于声纳图像和激光图像信息融合的于声水下目标识别方法
。
背景技术：
2.声纳和光电成像是纳图对水下目标进行探测与识别的两种最主要的技术手段，但是像和信息下目目前两种技术手段还是分开单独使用
。
成像声纳根据物体对基阵发出的激光声波的反向散射进行成像，在水下有探测距离远，图像视场范围大的融合优点，广泛应用于水下探测等领域，标识别方但是法流，由于其独特的种基成像机制限制，导致声学图像成像质量相对较差，于声特别是纳图在图像细节方面，对比度低，像和信息下目边缘模糊，激光无法满足水下目标识别的图像要求
。
激光距离选通成像技术采用脉冲激光作为主动光源，利用飞行时间选通原理，探测器只接收目标距离处反射的光信号，有效屏蔽探测器和目标之间的背向散射信号，具有信噪比高
、
探测距离远
、
成像效果好等优点，被广泛应用于水下目标检测等领域，但是，距离选通成像技术属于一种定距成像技术，即需要预先知道待测目标到探测器的距离，通过调整选通时间参数，对目标附近的固定距离处进行探测，搜索效率较低，探测实时性较差，给实际工程应用带来了很大的难度
。
3.因此，为了充分发挥成像声纳和距离选通成像各自的优势，对水下目标进行快速
、
准确的识别成为目前急需解决的问题
。
技术实现要素：
4.为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于声纳图像和激光图像信息融合的水下目标识别方法，包括以下步骤：
5.步骤
1、
将二维成像声纳和激光相机保持同朝向装配在水下机器人上，利用二维成像声纳采集疑似目标声纳图像；
6.步骤
2、
对疑似目标声纳图像进行边缘检测，并对边缘检测后的声纳图像进行轮廓查找确定目标位置；
7.步骤
3、
将目标位置信息输入至声纳角度计算公式和声纳距离换算公式进行计算，得到目标角度信息和目标距离信息；
8.步骤
4、
将得到的目标角度信息发送给水下机器人，水下机器人根据目标角度信息控制激光相机旋转，达到目标角度后旋转停止，使激光相机朝向目标所在方位；
9.步骤
5、
激光相机根据目标距离信息进行距离选通成像得到高分辨率目标激光图像，并利用目标识别算法对高分辨率目标激光图像进行目标识别得到目标信息
。
10.进一步地，所述步骤2包括：
11.利用
sobel
算子对疑似目标声纳图像进行边缘检测，得到目标的图像边缘信息；
12.对边缘检测后的声纳图像进行局部自适应阈值二值化处理，并进行轮廓查找得到目标中心位置坐标
。
13.进一步地，所述步骤3包括：
14.根据目标中心位置坐标，经声纳角度计算公式获得目标角度信息，公式如下：
[0015][0016]
其中，
θ
表示目标偏离声纳视场中心线角度，
(x,y)
表示目标中心在声纳图像中的坐标，w表示声纳图像宽度；
[0017]
根据目标中心位置坐标和声纳探测量程与声纳图像高度的对应关系，经声纳距离换算公式获得目标距离信息，公式如下：
[0018][0019]
其中，d表示目标到声纳的实际距离，
l
pix
表示声纳图像中每像素代表实际距离值，
(x,y)
表示目标中心在声纳图像中的坐标，
l
表示声纳探测距离，w表示声纳图像宽度，h表示声纳图像高度
。
[0020]
采用上述技术方案后，本发明至少具有如下有益效果：
[0021]
1、
优化水下目标探测流程，目标方位参数和激光距离选通参数根据图像处理结果自动产生，减少探测过程中的人工干预
。
[0022]
2、
将声纳成像和激光成像技术结合使用，充分发挥成像声纳探测范围广，激光相机图像清晰可辨的优势，弥补了声纳图像质量较差，激光相机参数设置繁琐的不足，提高了水下目标识别效率和准确率
。
附图说明
[0023]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0024]
图1本实施例提供的一种基于声纳图像和激光图像信息融合的水下目标识别方法的流程图；
[0025]
图2为声纳图像目标角度和距离信息计算示意图；
[0026]
图3为基于声纳图像和激光图像信息融合的水下目标识别图
。
具体实施方式
[0027]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围
。
[0028]
参考图1，本实施例提供了一种基于声纳图像和激光图像信息融合的水下目标识别方法，所述方法包括：
[0029]
步骤
1、
将二维成像声纳和激光相机保持同朝向装配在水下机器人上，利用二维成像声纳采集疑似目标声纳图像；
[0030]
本步骤中，设置二维成像声纳的量程范围，对疑似目标进行探测，对采集的视频流传入处理器，按固定时间间隔取出图像帧进行下一步处理
。
[0031]
步骤
2、
对疑似目标声纳图像进行边缘检测，并对边缘检测后的声纳图像进行轮廓查找确定目标位置；
[0032]
本步骤中，利用
sobel
算子对疑似目标声纳图像进行边缘检测，将图像与横向及纵向的内核进行卷积，分别得到横向及纵向的亮度差分近似值，具体公式如下：
[0033][0034][0035]
其中，a表示降噪后的图像，gx
、gy分别表示经横向及纵向边缘检测的图像灰度值；
[0036]
利用图像中每一个像素的横向及纵向灰度值来计算该点的灰度，得到目标的图像边缘信息；
[0037]
对边缘检测后的声纳图像进行局部自适应阈值二值化处理，并进行轮廓查找得到目标中心位置坐标
。
[0038]
步骤
3、
将目标位置信息输入至声纳角度计算公式和声纳距离换算公式进行计算，得到目标角度信息和目标距离信息；
[0039]
本步骤中，如图2所示，本发明根据图2总结出声纳角度计算公式，根据目标中心位置坐标，经声纳角度计算公式获得目标角度信息，公式如下：
[0040][0041]
其中，
θ
表示目标偏离声纳视场中心线角度，
(x,y)
表示目标中心在声纳图像中的坐标，w表示声纳图像宽度；
[0042]
根据目标中心位置坐标和声纳探测量程与声纳图像高度的对应关系，经声纳距离换算公式获得目标距离信息，公式如下：
[0043][0044]
其中，d表示目标到声纳的实际距离，
l
pix
表示声纳图像中每像素代表实际距离值，
(x,y)
表示目标中心在声纳图像中的坐标，
l
表示声纳探测距离，w表示声纳图像宽度，h表示声纳图像高度
。
[0045]
步骤
4、
将得到的目标角度信息发送给水下机器人，水下机器人根据目标角度信息控制激光相机旋转，达到目标角度后旋转停止，使激光相机朝向目标所在方位；
[0046]
本步骤中，二维成像声纳和激光相机保持视场一致固定在水下机器人上，当目标角度信息发送到水下机器人，水下机器人开始旋转；当水下机器人转动到设置角度后停止旋转，此时目标位于二维成像声纳和激光相机视场中心线上
。
[0047]
步骤
5、
激光相机根据目标距离信息进行距离选通成像得到高分辨率目标激光图
像，并利用目标识别算法对高分辨率目标激光图像进行目标识别得到目标信息
。
[0048]
本步骤中，水下机器人旋转到位，目标位于二维成像声纳和激光相机视场中心线上，在激光相机视场范围内，根据目标距离信息设置激光相机选通距离对该位置处成像，获得高分辨率的目标激光图像，经目标识别算法完成对目标的识别
。
[0049]
目标识别结果如图3所示，经过上述基于声纳图像和激光图像信息融合的水下目标识别方法，快速探测未知距离处的疑似目标并确定方位和距离，进行激光选通成像，再对激光图像进行目标识别，既保证了目标识别的准确率，又提高了目标识别效率
。
[0050]
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准
。