论文部分内容阅读
沉排是航道整治工作的根基,可以有效防止河床水土流失以及河床因水流渗透作用造成的局部破坏。由于水下沉排的铺设质量信息获取困难,现在还没有有效的铺排过程与事后搭接检测手段,铺排过程中的搭接检测主要是检测沉排的搭接宽度,事后搭接检测主要是检测是否存在搭接不合格区域,因此两个阶段的检测方法需要不同的实现方案。两个阶段的搭接检测手段缺失,导致了铺排过程成本高并且质量不稳定,事后无法对沉排进行及时的清理与维护。本文主要目的是实现铺排的精确指导与事后的搭接质量检测,通过对两个阶段的沉排声呐图像分析,研究沉排铺排过程中的搭接宽度检测与铺排事后搭接质量检测的实现方法。主要的研究工作和成果如下:(1)设计了铺排过程与事后搭接检测的检测方案。本文将铺排时的搭接宽度检测方案通过三个步骤来实现:首先对铺排图像进行边缘检测,然后对四条主要边缘进行直线拟合,最后通过直线边缘的交点来计算搭接宽度。铺排后的沉排搭接质量检测方案是通过图像分割的方法,检测沉排图像中是否存在搭接不合格区域。(2)铺排图像的边缘检测算法及优化算法研究。铺排图像的边缘检测方法需要满足恒虚警与单像素边缘的要求,本文主要研究了ROEWA与Canny两类边缘检测算子。针对ROEWA算子检测到的边缘是多像素粗边缘以及无法获得边缘方向的不足,结合Canny准则设计了一种改进的ROEWA边缘检测算子,改进的方法能获得单像素边缘,并且继承了ROEWA算子良好的抗噪性。针对Canny算子不具备恒虚警特性,对乘性噪声敏感的不足,将Canny算子的边缘强度计算方法进行了改造,该方法在沉排声呐图像边缘检测中获得了精确的边缘,能够克服大部分的乘性噪声。实验证明改进的ROEWA算子更适用于低频高开角大范围的铺排图像边缘检测,改进的Canny算子更适用于高频低开角小范围的铺排图像边缘检测。(3)沉排图像的分割算法及优化算法研究。分析了声呐图像分割中传统图像分割方法的局限性与基于MRF模型分割方法的优越性。本文选择MRF模型中分割效果与抗噪性能都比较好的置信度传播(BP)算法进行研究,针对BP算法的运算量大,设计了一种区域的BP算法。通过实验分析,改进的BP算法保留的原始算法的高分割精度优点,同时通过减少迭代次数与每次迭代时间,提高了算法的运行速度。实验结果表明本文的事后沉排搭接质量检测方案,可以比较准确的判断沉排中是否存在搭接不合格区域。