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随着声场理论和信号处理技术的发展,越来越突显出水声技术与水声物理、信号处理以及海洋环境三者的紧密关系,同时研究趋势逐步转向精细干涉条纹结构的研究与利用。本文基于以上研究背景,通过对声场距离-频率干涉条纹结构进行图像增强和匹配处理,提出了一种目标被动测距的新方法。 在海洋波导中,距离声源足够远处的声场可以表示为一系列独立的简正波叠加,声场干涉结构就是具有不同相位信息简正波相互叠加的结果,它包含着目标位置和环境参数等重要信息。本文将干涉结构作为一幅具有条纹特性的二维图像进行处理,不仅利用了声场干涉结构的纹理特性,还包含了传统声纳信号处理中的时间增益。 在海试条件下,声场距离-频率干涉结构往往受到背景噪声和干扰的影响,导致干涉条纹出现断裂、模糊等现象需要增强。本文首先依据条纹的纹理特性,求解得到条纹的方向和频率参数,然后分别基于Gabor滤波器和STFT频域分析对受到噪声影响的条纹结构进行图像增强处理。仿真及实验结果显示两种方法都对条纹图像有明显的增强效果,能够在一定程度上从噪声中恢复和增强条纹结构信息。 另一方面,本文利用测量场与拷贝场相似结构,采用图像匹配技术,提出了一种目标被动测距的新方法。将测量图进行图像增强处理,恢复被噪声污染的纹线结构后,通过图像二值化和细化操作,提取干涉结构条纹特征。通过计算Hausdorff距离从拷贝图中找到与测量图最相似的纹线结构图,从而获得目标的距离信息,达到目标测距的目的。研究表明,利用图像匹配的测距方法具有较好的测距结果和一定的实用价值。