ＳＯＮＧ Ｂｏ （Ｎａｖｙ Ｆａｏｒｃｅ Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ Ｂｕｅａｕ ｉｎ Ｄａｌｉａｎ ４２６Ｆａｃｔｏｒｙ，Ｄａｌｉａｎ １１６００５）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｔａｒｇｅｔ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｐｌａｙｓ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｗａｒ ｔｏｄａｙ．Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｔａｒｇｅｔ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｂｒｏａｄ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ａｌｌ ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ ａｎｄ ｉｔｓ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｅｖｅｒａｌ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｔａｒｇｅｔ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｓｅｅｋｅｒｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｔａｒｇｅｔ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
１）邻域均值滤波。 均 值 滤 波 是 一 种 线 性 滤 波 方法，用这种方 法 对 图 像 进 行 处 理，其 优 点 是 分 析 简 单 、易 于 实 现 。 均 值 滤 波 原 理 是 用 均 值 代 替 原 图 像中的各 个 像 素 值，是 一 种 直 接 的 空 间 域 滤 波 方 法。
Ｉ＝Ｉ０ｅ－ｃｌ
（１）
式（１）中，ｌ为传输 路 程，Ｉ０为 某 水 层 的 光 量，ｃ 为 衰
＊ 收稿日期：２０１３年１０月１１日，修回日期：２０１３年１１月３０日 作 者 简 介 ：宋 波 ，男 ，硕 士 ，高 级 工 程 师 ，研 究 方 向 ：舰 船 电 子 系 统 。
２０１４ 年 第 ４ 期
４）自 适 应 平 滑 滤 波。 该 滤 波 的 算 法 思 想 是， 利用预先设置好的一个局部加权模板与待处理信 号 进 行 迭 代 卷 积 ，令 加 权 系 数 在 每 次 迭 代 卷 积 时 随 着 不 同 的 像 素 点 进 行 改 变 ，把 它 构 造 成 像 素 点 的 梯 度 函 数 。 同 时 设 定 一 个 恒 定 参 数 ，使 滤 波 器 的 加 权 系 数 对 其 具 有 依 赖 性 ，待 处 理 图 像 的 最 后 输 出 的 边 缘幅度就是取决于该参数的取值。
一 般 来 说 ，目 标 识 别 是 在 对 图 像 目 标 进 行 预 处
理之后，选取一 定 的 特 征 量 加 以 识 别 和 分 类，然 后
输出结果。流程图如图１所示。
图 １ 目 标 识 别 的 流 程 框 图
从 流 程 图 中 可 以 看 出 ，一 个 图 像 处 理 与 模 式 识 别系统一般可分为两个主要部分。第一部分主要 是对获取的图 像 信 息 进 行 加 工、整 理、分 析、归 纳， 以去除冗余信 息，提 炼 出 能 反 映 事 物 本 质 的 特 征， 当 然 ，去 除 和 保 留 什 么 信 息 与 采 用 何 种 方 法 进 行 判 决 有 直 接 关 系 ；第 二 部 分 主 要 是 针 对 所 采 用 的 识 别 方 法 对 预 处 理 后 的 图 像 信 息 进 行 特 征 选 取 ，然 后 把 得 到 的 特 征 量 输 入 到 所 设 计 好 的 识 别 系 统 中 ，按 照 约定的规则进行目标的归类。最后是输出的结果， 当 然 ，最 后 得 到 的 结 果 的 品 质 与 前 面 各 个 处 理 阶 段 的 工 作 密 不 可 分 ，所 以 力 求 每 个 处 理 环 节 都 能 达 到 科 学 、合 理 、完 善 。 ２．３ 图 像 处 理
关 键 词 水 下 目 标 识 别 ；发 展 分 析
中 图 分 类 号 ＴＮ９７ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ１６７２－９７３０．２０１４．０４．０４７
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｔａｒｇｅｔ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｔａｒｇｅｔ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ Ｃｌａｓｓ Ｎｕｍｂｅｒ ＴＮ９７
１ 引言
水下目 标 识 别 技 术 在 军 事 上 可 用 于 侦 察、布 雷 、灭 雷 和 援 潜 救 生 等 ；在 民 用 领 域 ，它 可 应 用 于 数 据收集、海底头 探 测、海 底 考 察、管 道 铺 设、水 下 设 备的维护与维修等。鉴于水下机器人的诸多重要 的应用领 域，其 视 觉 分 辨 能 力 又 是 其 执 行 各 种 任 务、获取水下信 息 的 重 要 途 径，所 以 对 水 下 机 器 人 的 图 像 采 集 ，水 下 目 标 的 图 像 处 理 与 识 别 就 显 得 越 来 越 重 要 ，是 水 下 机 器 人 能 够 正 常 工 作 的 不 可 或 缺 的技术保障 。 ［１］
图像处理过程的前期工作和必经的过程是图 像 的 预 处 理 ，通 常 对 一 幅 图 像 的 预 处 理 可 以 有 很 多 种 方 式 。 选 取 什 么 样 的 方 法 进 行 处 理 ，要 因 图 像 和 用 途 的 不 同 而 有 所 不 同 。 一 般 来 说 ，处 理 一 幅 图 像 应该根据预想的结果和关注的信息部分来选择预 处 理 方 法 ，而 且 通 常 处 理 方 法 的 选 择 往 往 是 几 种 方 法结合在一起的，或者有先后顺序的讲究。 图像处 理过程如图２所示。
５）小波域滤波。小 波 去 噪 方 法 包 括 了 投 影 方 法、阈值萎缩 法、相 关 方 法 等 三 类 方 法。 阈 值 萎 缩 法 比 较 容 易 理 解 ，就 是 对 待 处 理 图 像 的 小 波 系 数 预 先设置一个阈 值，当 小 波 系 数 大 于 这 个 阈 值 时，即 认为该小波系数是来自包含噪声变换结果的有用 信号，这类小波 系 数 的 幅 值 一 般 都 比 较 大，而 当 小 波 系 数 小 于 这 个 阈 值 时 ，则 认 为 该 小 波 系 数 完 全 是 由需要剔除的噪声变换而来。
面 的 因 素 ，首 先 要 对 待 识 别 目 标 所 处 的 水 下 大 环 境
有一个充分了解。为了保证图像蕴含足够多的信
息量，需要有稳 定 均 匀 的 光 源 照 射，但 是 因 为 水 对
于 光 源 具 有 很 大 的 衰 减 特 性 ，所 以 在 水 下 采 集 图 像
不 能 像 在 空 气 中 那 么 简 单 。 即 使 是 在 纯 水 中 ，不 含
海军研究 人 员 将 于 ２０１３ 年 ４ 月 １６ 日 在 马 纳 萨 斯 向 工 业 界 介 绍 项 目 的 详 细 情 况 ，介 绍 内 容 为 保 密内容。项目 的 第 一 阶 段 要 求 有 兴 趣 的 公 司 在 ２０１４ 年 ３ 月 ２１ 日 前 提 交 建 议 白 皮 书 。
项目 将 围 绕 与 成 像、主／被 动 信 号 处 理、自 动 化 、接 触 管 理 、接 触 跟 随 、目 标 动 作 分 析 、信 息 管 理 、 嵌 入 式 训 练 、任 务 计 划 、声 纳 战 术 决 策 辅 助 、直 观 的 操 作 员 界 面／人 机 接 口 、舰 上 实 时 重 建 工 具 、鱼 雷 探 测、加密、定位、鱼 雷 防 御、电 子 战 和 导 航 相 关 的 基 础和应用研究。
３ 发展动向
１）美国 海 军 启 动 反 潜／反 舰 声 学 和 图 像 信 号 处理长期研究项 目。 美 国《海 军 观 察》２０１３ 年 ３ 月 ２９ 日 报 道：美 国 海 军 研 究 机 构 已 经 启 动 针 对 先 进 声学和图像信 息 处 理 （用 于 探 测、跟 踪 和 攻 击 敌 方 舰 艇 ）的 长 期 项 目 ［３］。
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舰船电子工程 Ｓｈｉｐ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
总 第 ２３８ 期 ２０１４ 年 第 ４ 期
水下目标识别技术的发展分析＊
宋 波
（海 军 驻 大 连 ４２６ 厂 军 事 代 表 室 大 连 １１６００５）
摘 要 水下目标识别技术在现代战争中发挥着越来越重要的作用。文章介绍了国外水下目标识别技术的发展历程 以 及 装 备 的 研 制 、改 进 情 况 ，指 出 了 在 现 代 战 争 中 发 展 水 下 目 标 识 别 技 术 的 优 势 和 重 要 性 ，重 点 探 讨 了 几 种 水 下 目 标 识 别 技 术 的 性 能 及 其 特 点 ，最 后 论 述 了 水 下 目 标 识 别 技 术 的 发 展 动 向 与 分 析 。
美国海军海上系统司令部发布了一份预征询 书（Ｎ０００２４１３ＩＷＳ５Ａ０１），旨 在 征 询 与 潜 艇／水 面 舰
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宋 波 ：水 下 目 标 识 别 技 术 的 发 展 分 析
总 第 ２３８ 期
船声学、成像、作 战 系 统 信 号 处 理 项 目 有 关 的 先 进 水下技术相关的研究方向。
任何杂质，图像的衰减现象也是很严重的。 试验表
明水这种传输介质对于光的衰减程度是光波长的
复 函 数 ，它 是 由 吸 收 和 散 射 这 两 个 互 不 相 关 的 过 程
引 起 的 ，因 此 可 以 用 指 数 形 式 描 述 光 在 水 中 传 输 时
的能量衰减规律。
单色平行光束的照度可以用指数方程来表示：
图 ２ 图 像 处 理 流 程
２．４ 常 见 滤 波 方 法 混淆在有用信号里的无用的会产生干扰的信
号 就 是 所 谓 的 图 像 噪 声 ，待 处 理 的 图 像 中 一 般 都 包 含不同程度的噪声。图像噪声多数情况是随机产 生的，因此具有分布和强度不规律的特点。 这些噪 声对以后的处 理 过 程 产 生 影 响，致 使 图 像 失 真，所 以 为 了 使 图 像 被 恢 复 到 尽 可 能 的 接 近 真 实 ，去 噪 处 理对图像预处理而言就显得尤为重要。 现阶段，图 像 噪 声 滤 波 方 法 较 常 用 的 有 邻 域 均 值 滤 波 、高 斯 滤 波 、中 值 滤 波 、自 适 应 平 滑 滤 波 、小 波 域 滤 波 等 。