(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210922696.8 (22)申请日 2022.08.02 (71)申请人 中国船舶重 工集团公司第七一九研 究所 地址 430205 湖北省武汉市江夏区藏龙岛 开发区杨桥湖大道19 号中船重工七一 九所 (72)发明人 关夏威　张昊　陈虹　王嘉　刘智　 付少波　 (74)专利代理 机构 北京兴智翔达知识产权代理 有限公司 1 1768 专利代理师 郭卫芹 (51)Int.Cl. G06V 10/80(2022.01) G06T 3/40(2006.01)G01S 15/89(2006.01) G01S 7/521(2006.01) (54)发明名称 多图像声呐系统的空间对准装置及 图像融 合方法 (57)摘要 本发明公开了一种多图像声呐系统的空间 对准装置及图像融合方法， 空间对准装置主要包 括： 多图像声呐系统安装平台、 声学标识安装平 台、 高精度多自由度滑轨运动平台、 数据采集系 统以及空间对准解算系统； 高精度多自由度滑轨 运动平台和声学标识安装平台可以动地设置在 高精度多自由度滑轨运动平台上； 数据采集系统 和空间对准解算系统均与高精度多自由度滑轨 运动平台、 声学标识安装平台以及高精度多自由 度滑轨运动平台数据连接； 其中调整声学标识安 装平台和多图像声呐系统安装平台之间的相对 位置， 能准确获取相对位置数据、 声学标识检测 数据和多图像声呐数据。 权利要求书3页 说明书6页 附图3页 CN 115147696 A 2022.10.04 CN 115147696 A 1.一种多图像声呐系统的空间对准装置， 其特 征在于， 包括： 高精度多自由度滑轨运动平台， 其包括至少两条相互平行且 间隔一段距离的滑轨及设 置在所述至少两条滑轨上的第一滑块组和第二滑块组； 多图像声呐系统安装平台， 其设置在所述第一滑块组上， 且能够随所述第一滑块组在 所述至少两条滑轨上往复滑动， 所述多图像声呐系统安装平台包括： 安装平台支 架， 其设置在所述多图像声呐系统安装平台上； 及 多图像声呐系统， 其设置在所述 安装平台支 架的顶部； 以及 声学标识安装平台， 其设置在所述第二滑块组上， 所述声学 标识安装平台包括： 驱动电机， 其设置在所述第二滑块组一侧的滑块上； 支撑块， 其与所述驱动电机对应地设置在所述第二滑块组另一侧的滑块上； 丝杠， 其一端连接所述驱动电机， 另一端枢设在所述支撑块上， 且所述丝杠与所述至少 两条滑轨垂直设置； 声学标识支架， 其设置在所述丝杠上， 且所述驱动电机驱动所述丝杠转动， 同时带动所 述声学标识支架沿所述丝杠往复移动； 及 声学标识， 其设置在所述声学 标识支架的顶部； 其中调整所述声学标识安装平台和所述多图像声呐系统安装平台之间的相对位置， 能 使所述声学标识位于所述多图像声呐系统的探测波束的空间范围内不受其他设备的干扰 和影响。 2.如权利要求1所述的多图像声呐系统 的空间对准装置， 其特征在于， 所述多图像声呐 系统安装平台还 包括： 水平旋转装置， 所述安装平台支架设置在所述水平旋转装置， 所述水平旋转装置能够 带动所述 安装平台支 架在一定角度范围内进行 水平转动； 以及 竖直旋转装置， 所述多图像声呐系统设置在所述竖直旋转装置上， 所述竖直旋转装置 能够带动所述多图像声呐系统在一定角度范围内进行竖直转动； 其中调整 所述水平旋转装 置和所述竖直旋转装置能够实现所述多图像声呐系统在一定空间范围内发射探测波 束。 3.如权利要求1所述的多图像声呐系统 的空间对准装置， 其特征在于， 所述声学标识安 装平台还包括导向块， 其包括螺纹孔， 所述导向块通过所述螺纹孔与所述丝杠连接， 所述驱 动电机驱动所述丝杠转动， 同时带动所述 导向块沿所述丝杠往复移动。 4.如权利要求3所述的多图像声呐系统 的空间对准装置， 其特征在于， 所述声学标识支 架设置在所述 导向块上， 且所述声学 标识支架能够随所述 导向块一起移动。 5.如权利要求1所述的多图像声呐系统 的空间对准装置， 其特征在于， 所述高精度多自 由度滑轨运动平台还 包括： 定位装置， 其设置在所述多图像声呐系统安装平台上； 以及 运动控制模块， 其数据连接所述定位装置； 其中所述定位装置能够向所述声学标识安装平台发射定位信号， 所述定位信号被所述 声学标识安装平台反射回来的相对位置数据由所述定位装置的信号接收装置接收， 所述相 对位置数据通过所述运动控制模块处理后能够实现所述多图像声呐系统和所述声学标识 的滑动和相对位置数据的测量。 6.如权利要求5所述的多图像声呐系统 的空间对准装置， 其特征在于， 还包括数据采集权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115147696 A 2系统， 其包括： 相对位置数据数据采集模块， 其数据 连接所述定位装置， 并采集、 储存及处理所述信号 接收装置 接收的所述相对位置数据； 以及 多图像声呐系统数据采集模块， 其数据连接所述多图像声呐系统， 所述多图像声呐系 统数据采集模块用于采集、 储 存及处理所述多图像声呐系统接收的多图像声呐数据。 7.如权利要求6所述的多图像声呐系统 的空间对准装置， 其特征在于， 还包括空间对准 解算系统， 其数据连接所述运动控制模块、 所述相对位置数据数据采集模块以及多图像声 呐系统数据采集模块， 所述空间对准解算系统用于对所述多图像声呐数据进行标注， 并解 算多个声呐坐标系到声呐系统坐标系的变换矩阵参数； 其中所述声呐坐标系为{O1,O2, …,Oi}； 所述声呐系统坐标系为{Ob}； 及 所述矩阵参数为{R 1,T1,R2,T2, …,Ri,Ti}。 8.如权利要求1所述的多图像声呐系统 的空间对准装置， 其特征在于， 所述声学标识为 外形呈旋转对称结构的合金物体。 9.一种多图像声呐系统的图像融合方法， 其应用如权利要求1至8任一项所述的空间对 准装置， 其特 征在于， 包括： 将所述声学标识放置在所述多图像声呐系统 的探测波束的空间范围内， 变换所述声学 标识的位置、 姿态， 通过所述数据采集系统的相对位置数据数据采集模块和多图像声呐系 统数据采集模块采集多组相对位置数据、 声学 标识检测数据和多图像声呐数据； 确定所述多图像声呐系统坐标系基准， 建立声学标识检测数据到标定装置位置的转换 方程、 标定装置位置到系统坐标系的转换方程， 分别通过最小二乘法求解多个声呐坐标系 {O1,O2,…,Oi}到声呐系统坐标系{Ob}的变换矩阵参数{R1,T1,R2,T2, …,Ri,Ti}， 矩阵相 乘实现多 声呐系统的多个量测空间转换， 完成空间标定： 其中， Ibi代表声呐系统坐标系下的量测， Ii代表第i声呐坐标系下的量测， Ri代表第i声 呐坐标系到声呐系统坐标系的旋转矩阵， Ti代表第i声呐坐标系到声呐系统坐标系的平移 矩阵； 在空间标定的基础上， 利用空间双线性插值方法将多图像声呐数据进行统一空间表 示： I′(x,y)＝b[aI(i+1,j)+(1 ‑a)I(i+1,j+1)]+(1 ‑b)[aI(i,j)+(1 ‑a)I(i,j+1)] 其中， I′(x,y)为待插值 点， I(i,j)为原图像数据点； 确定统一的图像尺寸后， 通过双线性插值方法将多个图像声呐数据表示为同一个维度 的数据， 实现空间对齐； 建立包含L1泛数和全变分正则化的融合模型， 通过最小化模型误差获取融合图像： 其中， If指的是融合图像， I1指的是其中第一个声呐的图像， I2指的是其中第二个声呐权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115147696 A 3