聲納圖像動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展與FPGA實(shí)現(xiàn)

作者：董琎琎竇法旺夏偉杰崔海英時(shí)間：2015-05-14 來(lái)源：電子產(chǎn)品世界

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編者按：本文針對(duì)成像聲納擴(kuò)展圖像動(dòng)態(tài)范圍和增強(qiáng)圖像細(xì)節(jié)的需求，提出了一種基于開(kāi)方運(yùn)算的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展方法?；谡n題組研制的多波束成像聲納原理樣機(jī)的研制，分析了數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)范圍壓縮導(dǎo)致圖像細(xì)節(jié)丟失的原因及其對(duì)成像質(zhì)量的影響，采用JPL快速平方根近似算法改善了開(kāi)方運(yùn)算FPGA實(shí)現(xiàn)過(guò)程的資源占用和系統(tǒng)延時(shí)。最后，對(duì)改進(jìn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，通過(guò)多波束成像聲納系統(tǒng)的消聲水池實(shí)驗(yàn)證明了本文動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展方法的有效性和可行性，系統(tǒng)成像質(zhì)量改善明顯，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。

3 實(shí)驗(yàn)分析

本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/273268.htm

　　采用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源測(cè)試方法來(lái)檢測(cè)開(kāi)方運(yùn)算對(duì)波束形成方向圖性能的影響，圖9所示為切比雪夫加權(quán)下截取方法和開(kāi)方運(yùn)算方法的幀數(shù)據(jù)方向圖對(duì)比，可以明顯地看到采用開(kāi)方運(yùn)算方法得到的波束方向圖與理論仿真基本一致，主旁瓣都能夠被完整的表現(xiàn)出來(lái)。

　　圖10所示為開(kāi)方處理前后在水池中對(duì)圓環(huán)測(cè)試的結(jié)果，畫(huà)面顯示的穩(wěn)定性提高了不少，無(wú)需反復(fù)調(diào)整截取位就可以得到圓環(huán)的聲學(xué)畫(huà)面，細(xì)節(jié)刻畫(huà)也很豐富，懸掛圓環(huán)的兩根細(xì)繩也能夠被清晰的顯示出來(lái)，效果改善非常明顯。

聲納6.jpg

4 結(jié)論

　　本文基于課題組多波束成像聲納系統(tǒng)樣機(jī)的課題研究，對(duì)系統(tǒng)存在的顯示畫(huà)面動(dòng)態(tài)范圍不足的問(wèn)題產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析，采用基于平方根運(yùn)算的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)范圍壓縮方法實(shí)現(xiàn)了聲納的成像細(xì)節(jié)增強(qiáng)，并通過(guò)引入一種快速近似算法提高了算法的實(shí)時(shí)性。最后，通過(guò)圓環(huán)的水池成像實(shí)驗(yàn)證明了本文設(shè)計(jì)方法的有效性，系統(tǒng)成像質(zhì)量改善明顯，達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。

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