声呐实时成像怎么就那么难,主要存在什么技术难题? ...

[复制链接]
现在的声呐只能通过拖曳扫描成像,甚至浅水区域还不能成像,为什么不能象普通的光学摄像头那样实时成像,主要存在什么技术难题?是硬件不行还是软件,或者是算法不行吗?" _. u  y1 O! J3 x& P

相关帖子

全部回帖
非技术人员斗胆来回答一下这个问题。3 g' x: P8 u, a: f
现在的声呐只能通过拖曳扫描成像,甚至浅水区域还不能成像,为什么不能象普通的光学摄像头那样实时成像
针对题主这个问题,简单回答一下,我觉得这里有这么几个问题6 M* \. d7 j" `0 k3 E) I) o, T

    ! l; P; j& ?  `
  • “拖曳扫描成像”的一般为侧扫声呐,并非所有的声呐都是采用拖曳成像。8 z' K( H6 k/ m' t/ Z
  • 像普遍使用的多波束测深系统,一般采用侧舷安装的方法,为了避免航行中产生的气泡等对换能器发射和接收能量的影响,换能器通常会没入水下一定距离,这就导致测深过程中会有一定的盲区,这应该就是题主所说的“浅水区域还不能成像”。2 k4 {" Q6 \; r: V
  • 为什么不能像普通的光学摄像头那样实时成像,这又牵涉到声呐原理的问题了,我在这就不复制黏贴原理了,这个实际的理论大概能写成一本书了吧。
    8 n2 H6 m: w: Q* K1 H2 O6 O
再这说下题主对这个问题有个误区,就是二维图像声呐实时成像并不难,目前国内在这方面技术也是比较成熟,但三维实时成像技术还是有些难度。
4 @. p" N% C3 P" a, B% a但英国的CodaOctopus公司的Echoscope实时三维声呐已经有了十多年历史了,也是目前世界上首款也是分辨率最高的实时 3D 声呐。从原理上讲是通过换能器发射50°X50°的锥形波束,同时有16000个波束同时形成,然后通过48X48的接收阵接收反射回来的信号,每个回波都有目标物相应的地理信息、距离以及信号强度信息,然后对数据先处理形成二维图像,也就是所说的帧,再通过处理软件加上距离信息,叠加形成三维信息,并进行三维可视化,这个三维模型每秒可更新12次,所以可以能够以稳定的帧频实时观看移动物体。( M* [0 B& E# {$ t$ w

7 P) i0 Q2 c2 i0 F' e8 h! l
) V( p' x/ d% O; V6 w1 Y  N: q4 `* x* s. A) r% T3 Y9 ?3 ~

% V7 u" q/ i# ], L2 o
; ]7 F% H  H7 v/ `% b" q& b, O& x: l' k, B
  S0 X1 [# d+ V# O! \
) t' g& F4 Y+ ]/ K2 i7 s9 @* N
从技术难度上讲,主要有三点吧
) T8 J2 r3 S3 v8 R. r7 l, ]

    $ J( P3 K/ n/ e) U9 f
  • 硬件成本很高,因为要实现三维实时成像,需要相控阵控制多路信号同步采样,而且接收阵的体积控制成本也很高。
    $ a3 E. l9 z% B* V8 E; x% I
  • 信号处理技术难度也比较高,这些海量数据的处理运算需要内置大量的电路板,对换能器的体积等都有很多的限制。
    2 Q0 t) ?# L. }, p5 m
  • 软件要求技术也比较高,因为每秒12次的三维模型测算以及图像拼贴,就我们目前国内的技术来讲,还有些距离要走。9 v, J9 p/ g3 `% i1 a6 r6 r6 R1 X' }
利益相关,CodaOctopus公司中国代理商,如果题主有兴趣了解更多的内容,可私信我邮箱发送更多资料。& j& P7 O: W8 `. l( M
PS:非研发人员,所以对声呐理论和电路理论都只了解皮毛,欢迎技术大拿指正。
发表于 2021-11-28 09:54:03

举报 回复

题主的问题有不小的误区:+ H2 S2 J. h7 m0 I4 n" Z" @3 B; j
(1)现在的声呐只能通过拖曳扫描成像7 ?: k5 V& O- h! f" c
拖曳扫描成像是侧扫声呐的主要工作方式,多波束声呐不需要拖曳也可以扫描成像。
: Z' k% g7 Q$ m" e8 P(2)浅水区域还不能成像
. w& G" C! {' i! Z9 h6 [浅水区域有浅水区域成像的方式,关键是这里的浅水有量化吗?笔者曾在2m-3m水深水域获得了非常清晰的侧扫图像,鱼群、湖底地貌都很好。浅水有浅水的测量方法。! g$ V+ B* @, [$ Y9 r
(3)为什么不能象普通的光学摄像头那样实时成像,主要存在什么技术难题?是硬件不行还是软件,或者是算法不行吗?6 Y$ h( G9 Y" B( F& @' V. Q
不能像普通的光学摄像头:这个是因为波长决定的,可见光波长极短,分辨率极高;声波波长长,直接成像效果不佳。但也不是完全没有类似光学摄像头的设备,有个小众的细分领域声呐叫声透镜,利用极高频率声波获得近距离的直接声学图像。
. q) J4 t3 r6 A实时成像:大部分声呐产品都是实时成像的。计算机硬件的飞速提升,使得实时已经不再是一个卖点。
发表于 2021-11-28 10:24:03

举报 回复

懒得打字?点击右侧快捷回复 【吾爱海洋论坛发文有奖】
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册
jnsbmj
活跃在2022-11-6
快速回复 返回顶部 返回列表