声纳影像处理实务

The

Practical

Issues

ofSonar

Image

Processing張逸中致遠管理學院電機系於台灣海洋科技研究中心2008/8/25聲納影像處理實務相關經驗簡介1992：使用SEGY格式資料首次處理數位聲納影像1994：參與LNG計畫，負責側掃聲納資料處理1998：解析國內各側掃聲納系統數位資料格式1999：與中山大學合作研發側掃聲納軟體2000：發表側掃聲納資料收錄與影像處理軟體2001：至中央、中正、海大與萬象館發表演講2002~2008：開發導航、多音束、震測等軟體2008：參與西南海域多音束水深及底拖聲納調查 計畫，開發側掃聲納資料處理軟體Beware

!I

am

talking

about

the

realSOFTWARE

!For

each

one

of

my

jobs.1.SS事實上是分兩側的聲納陣列2.拖曳可以讓影像穩定Sidescan

Layout

in

the

FieldSystem

designed

in

2000

by

Visual

Basic

6.0

on

Windows

98,

Pentium

II

400MSlant

Range

CorrectionSystem

designed

in

2000

by

Visual

Basic

6.0

on

Windows

98,

Pentium

II

400MMosaic

Processing

System

designed

in

2000MosaicTime

Series↓(+GPS)↓GeographicalMapData

Processing

Flowchart

for

Software

in

2008About

Binary

Data

Format

…古典式→SEG-Y

etc.階層式架構：File

Header>Trace

Header>Data各儀器測量資料採預設保留欄位的方式資料收錄時先組裝紀錄(Record)資料再存檔(同步)資料後處理簡單快速，資料收錄系統複雜較易出錯中斷網路式→XTF

or

JSF

etc.封包式架構：Message1>Message2

…etc.不預設資料欄位，各儀器資訊隨到隨存。各種資料不互相協調直接以封包形式加到檔案中(非同步)資料後處理程式複雜；前端收錄系統簡單穩定不易中斷。Raw

Data

Display

(Depth

marked)Raw

Data

in

Time

SeriesStarboard

SidePort

SideAfter

Slant

Range

CorrectionBeam

Pattern

Recognition

(statistiAngleAverageIntensity0……0.2……0.4……………………………………………………………………89.8……900Effect

of

Time

Series

Data

after

Beam

Pattern

CorrectionAfter

BeamPatternCorrectionAGC與TVG

AGC:Automatic

GainControl，通常指一個時間序列(Time

Series)資料內的自動增益，譬如將較遠較弱的晚到訊號增強。通常是e

f(t)形式的函數，最理想的AGC可以解決BeamPattern的問題。

TVG:Time

Variant

Gain，自動感測目前回訊的平均能量，自動調整增益。譬如船隻到深水域時發射能量或接收資料的增益自動增強。對於聲納影像來說：Ii

is

generally

not

a

good

id保持資料強度穩定的方式最好是力學而非電學的。成因與解決方案成因：Heave，Pitch，Roll，TVG解決方案增加拖曳深度與調整航速使機體穩定降低TVG敏感度或完全關閉提高AD品質，以影像後處理解決問題假設一：每個Ping的平均能量與前後Ping相似假設二：某個訊號特徵為背景，能量應該一樣。Ping

Intensity

NormalizationManual

Ping

IntensityNormalizationMosaic

Processing

NotesMosaic

No

ProcessingMosaic

Slant

Range

CorrectedMosaic

Beam

Pattern

CorrectedMosaic

Ping

Intensity

CorrectedMosaic

Ping

Intensity

Refined航線不可能為完美直線，所以…Patch

MethodsInterpolation鄰近點的內插，類似地形網格的作法Point

Repetition

重複最近點的資料摘自中山大學海下技術研究所薛渡瀛碩士論文摘自中山大學海下技術研究所薛渡瀛碩士論文Footprint

Scanning

Patch影像縫隙應否修補的理論基礎是什麼？Imagine

the

footprint

of

sonar!Footprint

Scanning

Patch在任何一次聲納發射的足印範圍內的縫隙都應該修補；且應優先使用發射中心軸線最接近的那筆資料！請注意！原始時間序列資料的密度永遠高於影像像素密度!所以上圖中偏離軸線的綠色像素點，可以取用時間(距離)最接近的原始資料強度值，不必與軸線上的像素點強度相同或相關！Mosaic

Crevices

un-PatchedMosaic

Crevices

Patched不會有內插運算產生的條紋High

Resolution

Mosaic

in

1mX1m處理聲納影像有多難？Data/PingDataTypeGeometryCorrectionIntensityCorrectionGepgraphicalProjectionSingleBeam1Txt__YesMultiBeam~100Txt/BinYes_YesSubbottomProfiler~1000Bin_Yes_SidescanSonar>10000BinYesYesYes什麼比較難？軟體開發的主要技術障礙Binary

Data

HandlingHow

to

read

and

write

in

binary

way

?Graphic

User

InterfaceToo

many

“threads”

for

amateur

!Speed

Performanc