【摘要】：海底管道作為輸送石油、天然氣的重要載體,長(zhǎng)期鋪設(shè)于海底,受海底復(fù)雜環(huán)境的影響常常會(huì)出現(xiàn)懸空裸露等現(xiàn)象,存在巨大的安全隱患。目前對(duì)海底管道狀態(tài)的檢測(cè)多依賴于側(cè)掃聲吶、管線儀等聲學(xué)設(shè)備,根據(jù)探測(cè)得到的聲學(xué)圖像直觀的判斷海底管道的存在狀態(tài),效率低、準(zhǔn)確性差。本文基于側(cè)掃聲吶檢測(cè)海底管道做了系統(tǒng)的研究,并獲得了初步成果。主要研究?jī)?nèi)容有:(1)針對(duì)現(xiàn)在各類資料對(duì)側(cè)掃聲吶成像原理的眾多解譯,重新梳理了其正確的成像機(jī)理,分析了其發(fā)射信號(hào)形式及其適用性,區(qū)分了側(cè)掃聲吶系統(tǒng)幾個(gè)性能探測(cè)指標(biāo)的概念并分析了其影響因素。(2)設(shè)計(jì)了完整的外業(yè)數(shù)據(jù)采集流程和方法,利用側(cè)掃聲吶系統(tǒng)采集了原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分析了海底管道在聲吶圖像上存在的幾種狀態(tài),根據(jù)實(shí)測(cè)側(cè)掃聲吶圖像和水深數(shù)據(jù)對(duì)海底管道狀態(tài)做了初步的解譯。(3)為更準(zhǔn)確評(píng)估海底管道的存在狀態(tài),對(duì)原始XTF格式側(cè)掃聲吶數(shù)據(jù)進(jìn)行了解碼,分析了從數(shù)據(jù)解析到形成側(cè)掃聲吶地理編碼圖的每一步,提出了聯(lián)合單波束的海底線檢測(cè)方法,經(jīng)過(guò)各項(xiàng)改正后得到了消除各種畸變的側(cè)掃聲吶地理編碼圖,最后將各部分算法進(jìn)行了封裝和集成,形成了一套海底管道側(cè)掃聲吶數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng),能快速查看、提取和處理原始數(shù)據(jù)中包含的所有信息。(4)以得到的側(cè)掃聲吶圖像為基礎(chǔ),探討了聲吶圖像常見的噪聲類型,針對(duì)性的研究了側(cè)掃聲吶圖像的去噪算法和分割算法,發(fā)現(xiàn)基于Ping濾波效果最好的為維納濾波,基于圖像濾波效果最好的為雙邊濾波;針對(duì)側(cè)掃聲吶圖像分割主要研究了模糊聚類分割算法和閡值分割算法,結(jié)果表明針對(duì)本文實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)聚類算法效果不佳,提出了基于雙閾值的直方圖雙谷法,并與其他閾值分割算法對(duì)比分析,結(jié)果表明雙閡值Ostu算法結(jié)果最優(yōu);根據(jù)分割后的聲吶圖像,提出聯(lián)合管道自陰影的形狀恢復(fù)方法,利用邊緣檢測(cè)效果最好的Canny算子提取陰影和目標(biāo)邊界坐標(biāo),判斷海底管道狀態(tài)并計(jì)算其懸空裸露高度,從而恢復(fù)海底管道形狀,并與實(shí)測(cè)管道單波束斷面數(shù)據(jù)對(duì)比分析,驗(yàn)證了本文方法的有效性,最后將圖像處理各算法集成開發(fā)一套海底管道檢測(cè)處理軟件。
【圖文】：

２．２．１側(cè)掃聲吶的系統(tǒng)組成逡逑側(cè)掃聲吶系統(tǒng)由幾個(gè)子系統(tǒng)組成，主要包括拖魚、甲板單元、拖纜、計(jì)算機(jī)和ＧＰＳ逡逑等（下圖２．１），有時(shí)為精確測(cè)定目標(biāo)位置等需要，還會(huì)有輔助的外圍傳感器如姿態(tài)儀、逡逑聲速儀等。逡逑輔助傳感器逡逑姿態(tài)儀邐壓力傳感器邐聲速剖面儀逡逑甲板單元邐ＳｏｎａｒＷｉｚ／Ｔｒｉｔｏｎ逡逑ＧＰＳ＾＾邐拖纜和絞車邐計(jì)算機(jī)逡逑邐邋拖魚邐繪圖儀逡逑超短基線系統(tǒng)邐邐邋邐逡逑邐１邐計(jì)算機(jī)邐打印機(jī)逡逑定位系統(tǒng)邐懫集系統(tǒng)邐數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)逡逑圖２．１側(cè)掃聲吶的系統(tǒng)組成逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｔｈｅ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｉｄｅ邋ｓｃａｎ邋ｓｏｎａｒ逡逑１）

２．２．１側(cè)掃聲吶的系統(tǒng)組成逡逑側(cè)掃聲吶系統(tǒng)由幾個(gè)子系統(tǒng)組成，主要包括拖魚、甲板單元、拖纜、計(jì)算機(jī)和ＧＰＳ逡逑等（下圖２．１），有時(shí)為精確測(cè)定目標(biāo)位置等需要，，還會(huì)有輔助的外圍傳感器如姿態(tài)儀、逡逑聲速儀等。逡逑輔助傳感器逡逑姿態(tài)儀邐壓力傳感器邐聲速剖面儀逡逑甲板單元邐ＳｏｎａｒＷｉｚ／Ｔｒｉｔｏｎ逡逑ＧＰＳ＾＾邐拖纜和絞車邐計(jì)算機(jī)逡逑邐邋拖魚邐繪圖儀逡逑超短基線系統(tǒng)邐邐邋邐逡逑邐１邐計(jì)算機(jī)邐打印機(jī)逡逑定位系統(tǒng)邐懫集系統(tǒng)邐數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)逡逑圖２．１側(cè)掃聲吶的系統(tǒng)組成逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｔｈｅ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｉｄｅ邋ｓｃａｎ邋ｓｏｎａｒ逡逑１）
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P756.2

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 范習(xí)健;李慶武;黃河;王敏;;側(cè)掃聲吶圖像的3維塊匹配降斑方法[J];中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào);2012年01期

2 何勇光;;海洋側(cè)掃聲吶探測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J];工程建設(shè)與設(shè)計(jì);2020年04期

3 韓春花;張俊明;梁建峰;殷汝廣;;側(cè)掃聲吶探測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];海洋通報(bào);2011年02期

4 韓孝輝;孫水文;靳程;;一種實(shí)用的側(cè)掃聲吶絞車的研制及應(yīng)用[J];機(jī)電信息;2015年30期

5 羅進(jìn)華;蔣錦朋;朱培民;;基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的側(cè)掃聲吶圖像輪廓自動(dòng)提取[J];海洋學(xué)報(bào);2016年05期

6 王曉;王愛學(xué);蔣廷臣;楊毅;張博宇;;側(cè)掃聲吶圖像應(yīng)用領(lǐng)域綜述[J];測(cè)繪通報(bào);2019年01期

7 庫(kù)安邦;周興華;李冠澤;;不同型號(hào)側(cè)掃聲吶分辨能力和掃寬能力的比較分析[J];測(cè)繪與空間地理信息;2018年01期

8 徐文斌;章晨望;;甌江北口水底障礙物側(cè)掃聲吶調(diào)查研究[J];西部探礦工程;2019年04期

9 陳洋;;側(cè)掃聲吶檢測(cè)軟體排搭接寬度精度的影響研究[J];中國(guó)水運(yùn)(下半月);2018年12期

10 王麗娜;;側(cè)掃聲吶數(shù)據(jù)采集與地貌圖像構(gòu)建[J];北京測(cè)繪;2018年08期

相關(guān)會(huì)議論文 前6條

1 許楓;馬維成;;探雷用側(cè)掃聲吶的研制[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)1999年青年學(xué)術(shù)會(huì)議[CYCA'99]論文集[C];1999年

2 滕惠忠;嚴(yán)曉明;李勝全;李軍;;側(cè)掃聲吶圖像鑲嵌和增強(qiáng)技術(shù)[A];第十四屆全國(guó)遙感技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文摘要集[C];2003年

3 于瑞金;鞏躍強(qiáng);楊寶林;梁勇;;海底地形側(cè)掃聲吶圖像FFT濾波處理及IDL實(shí)現(xiàn)研究[A];第四屆“測(cè)繪科學(xué)前沿技術(shù)論壇”論文精選[C];2012年

4 石洋;胡長(zhǎng)青;;一種強(qiáng)噪聲背景下的側(cè)掃聲吶圖像分割方法[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)水聲學(xué)分會(huì)2019年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2019年

5 楊源;隋海琛;;側(cè)掃聲吶聲圖采集的影響因素[A];第二屆“測(cè)繪科學(xué)前沿技術(shù)論壇”論文精選[C];2010年

6 魏碧輝;滕惠忠;王克平;李海濱;;海底目標(biāo)探測(cè)技術(shù)與應(yīng)用[A];第二十一屆海洋測(cè)繪綜合性學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 記者 陳煒偉;海上搜尋，如何才能撈到“針”[N];新華每日電訊;2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李鵬;側(cè)掃聲吶圖像特征匹配方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 庫(kù)安邦;側(cè)掃聲吶海底管道檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];山東科技大學(xué);2018年

2 李凱;基于側(cè)掃聲吶圖像的水下組合導(dǎo)航算法研究[D];國(guó)防科技大學(xué);2017年

3 張楷涵;側(cè)掃聲吶圖像噪聲統(tǒng)計(jì)分析與去噪方法研究[D];廈門大學(xué);2018年

4 王其林;側(cè)掃聲吶圖像特征提取和匹配方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2019年

5 金廣;基于特征點(diǎn)的側(cè)掃聲吶圖像拼接技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2015年

6 張家發(fā);噪聲估計(jì)算法在側(cè)掃聲吶圖像去噪中的應(yīng)用研究[D];國(guó)家海洋局第一海洋研究所;2018年

7 伍夢(mèng);側(cè)掃聲吶圖像鑲嵌方法研究[D];東華理工大學(xué);2018年

8 王杰英;側(cè)掃聲吶圖像的三維重構(gòu)[D];浙江大學(xué);2018年

9 盧為選;側(cè)掃聲吶干濕端高精度網(wǎng)絡(luò)同步技術(shù)[D];哈爾濱工程大學(xué);2016年

10 許劍;側(cè)掃聲吶圖像鑲嵌與分割關(guān)鍵技術(shù)研究[D];東華理工大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2683880