【摘 要】
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水下主动电场成像是仿生弱电鱼建立电场探测周围环境的生物机制而诞生的一门新型水下成像技术。简易的电极传感器装置通过运动扫频的方式获取实验物体不同方向的频率转折点（FIP）信息,利用这些FIP能够实现对实验物体的轮廓成像。结构复杂的电极传感器阵列装置通过简单的运动扫描方式,测量扫描区域内不同位置的幅值变化信息,然后根据这些幅值变化信息同样能够对水下物体形状进行成像。本文对这两种水下主动电场成像方法进行
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水下主动电场成像是仿生弱电鱼建立电场探测周围环境的生物机制而诞生的一门新型水下成像技术。简易的电极传感器装置通过运动扫频的方式获取实验物体不同方向的频率转折点（FIP）信息,利用这些FIP能够实现对实验物体的轮廓成像。结构复杂的电极传感器阵列装置通过简单的运动扫描方式,测量扫描区域内不同位置的幅值变化信息,然后根据这些幅值变化信息同样能够对水下物体形状进行成像。本文对这两种水下主动电场成像方法进行了深入的研究。1.本文设计并搭建了一个基于幅频特性响应FIP信息方法对物体形状成像的实验工作平台,高度集成了一套控制各类实验仪器及硬件装置协同运作的实验数据自动采集模块程序,硬件系统的集成为基于FIP方法的水下主动电场物体形状成像系统提供了重要技术支撑。2.本文提出并实验验证了一种名为动态时间幅值曲率的算法,它能够有效且准确的提取实验物体不同方向的FIP信息;还使用一种名为动态时间规整的算法,实现了对实验物体不同方向的FIP信息的有效提取。两种算法都能自动地提取单频和多频激励信号下的幅频特性响应曲线中的FIP信息。本文提出并实验验证了根据不同方向FIP信息对被测物轮廓成像的算法,同时提出了两种对物体成像的新方法:1)使用固定频率的正弦信号对实验物体不同方向扫描获取幅频特性响应曲线,使用动态时间幅值曲率算法定量化计算不同方向响应曲线的特征值,根据不同方向的特征值信息对物体轮廓成像。2)从时域处理分析实验数据,使用1)中的运动扫描方法确定时域响应曲线的特征值,然后根据这些特征值进行成像。3.本文研究了影响基于FIP信息成像方法的内在因素和外在环境因素,内在因素包括水下主动电场系统中的电极材料（锌、石墨、钛）和激励信号的幅值电压;外在环境因素包括水体环境的电导率和实验物体的体积大小。4.本文最后还研究了使用阵列电极运动扫描的方式,测量计算运动扫描覆盖的区域内不同位置的幅值信息的变化,并对水下扫描区域内的物体进行成像,并设置对照组实验,研究该成像方法对不同体积大小（三个体积不同的铝四棱柱）、不同材质（铁、铝、有机材质）、复杂形状（“L”“T”“口”字形等）的实验物体形状成像的可行性。
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