基于成像声呐的鱼类三维空间分布

针对海洋牧场中鱼群的三维空间分布问题,本研究提出一种利用成像声呐进行位置计算的方法。将成像声呐固定在船舷外侧的水下,并保证波束发射方向和声呐移动方向一致,通过走航的方式采集水下鱼群信息。首先对采集的原始数据进行图像处理,包括图像构建、背景去除、目标提取等,然后利用基于交互式多模型联合概率数据关联算法对水下目标进行关联处理,得到同一个目标在声呐水平视场中不同帧图像中的对应关系,在此基础上根据连续两帧图像中目标位置关系计算目标的空间坐标,最后结合关联算法获得多目标在三维空间中的运动轨迹以及深度分布情况。研究表明,本方法可以有效获取鱼群在水下的三维运动轨迹及其分布情况,这将为鱼类行为分析以及海洋牧场的资源评估提供技术支持。

基于成像声呐的水下多目标跟踪研究

针对水下多目标跟踪问题,提出基于成像声呐的高效目标跟踪算法.基于声呐的成像特点,针对声学图像中的每个像素点,建立基于信号强度的回波信号模型,提取图像中的个体目标.采用基于序贯蒙特卡罗的概率密度假设(SMCPHD)滤波对各目标状态进行滤波,结合Auction航迹识别算法将滤波后的目标状态与已确定的航迹进行关联,实现多目标跟踪.通过算法的仿真分析发现,该方法相对于基于数据关联型的多目标跟踪算法如联合概率数据关联(JPDA)算法、多假设跟踪(MHT)算法,大大提高了计算效率.对采集的现场数据进行目标提取与跟踪,获得目标的跟踪轨迹.

基于成像声呐DIDSON的水域内鱼群数量估计方法

为准确估计整片水域中的鱼群数量,提出一种利用成像声呐进行数量估计的方法。将成像声呐固定在调查船下,并使波束发射方向与船前进方向一致,通过走航调查方式采集水下信息,对采集的数据进行声呐图像构建、噪声去除、目标提取,其中噪声去除采用固定数据窗口的迭代最小二乘法,目标提取采用基于三倍标准差准则的阈值分割法。接着利用扩展卡尔曼滤波结合最近邻的多目标跟踪算法对图像中的个体目标进行一一计数,同时统计声呐扫描过的水域面积,获得目标个数的平均面密度值,最后结合水域占地面积,估算出整片水域中的鱼群数量。利用该方法实现对滴水湖鱼群数量的估计,通过与人工计数结果比较,发现基于声呐图像处理的数量统计方法具有较高精度,两者的统计值相差约10%。

基于鲁棒补偿的四旋翼飞行器设计与实现

针对现有水域环境监测手段的不足,提出了一种基于四旋翼飞行器的水域环境监测方法.该飞行器可以在水面上空航拍,也可以悬停于水面或滑水飞行,并能将摄像头和环境监测传感器浸没水中进行实时监测.在设计了基于鲁棒补偿的姿态控制器和基于PID控制的位置控制器的基础上,搭建了系统样机,完成了飞行器定点悬停与水面滑水飞行的测试,并通过搭载的防水摄像头和传感器结合无线模块实现了水下环境的实时监测.