基于双频识别声呐的鱼类目标识别与计数

鱼类资源调查是渔业管理的基础性工作,利用水声探测技术进行鱼类资源调查日益成为主流手段。针对双频识别声呐(DIDSON)在水库中采集到的声学数据,利用Echoview声学数据后处理软件及其相关算法进行鱼类识别和计数研究。首先利用Kovesi图像去噪法和背景差分法对声学图像中斑点噪声和水体背景进行去除,然后根据鱼类目标回声阈值进行目标识别,利用α-β轨迹追踪算法进行运动目标追踪以防止重复计数,最后进行目标计数和体长信息的提取。结果显示,与借助声学图像的人工计数相比,本方法鱼类目标计数误差在10%以内,平均计数误差为7.2%,具有相当高的统计精度。研究表明,DIDSON可以用于鱼类识别与计数,在浅水水域的鱼类资源探测与管理方面具有非常广阔的应用空间。

双频识别声呐在鱼类资源调查中的应用进展

介绍双频识别声呐(Dual-frequency Identification Sonar,DIDSON)的工作原理、图像后处理,国内外应用领域和研究现状.通过国内外的研究实验,探讨DIDSON使用过程中影响鱼类资源定量评估、鱼类个体体长探测的重要因素及问题处理办法.在此基础之上,分析DIDSON在改善鱼类种类鉴别方面的优势.探讨DIDSON在渔业资源调查应用过程中的不足并对DIDSON在实际过程中的应用进行展望,以期对DIDSON的应用提供一些参考.

双频识别声呐水下影像监测系统及其应用

本文介绍了双频识别声呐水下影像监测系统的工作原理,对通过仿射变换特征图像配准法对数据进行处理得到清晰整体图像的核心技术进行了分析论证;并通过系统在三河闸水下结构损坏监测中的运用情况,阐述了系统在我国水利工程水下监测中的推广应用前景。

双频识别声呐在浑浊海域ROV海管调查中的应用

【目的】为解决混浊海域ROV海管调查遇到的困难,引入双频识别声呐协助作业。【方法】在中国南海某浑浊海域ROV海管调查作业中,搭载双频识别声呐,对整段海管、特征点进行声学成像,同时与ROV搭载光学摄像头成像进行对比。【结果】在浑浊海域海管调查应用中,双频识别声呐可以在ROV搭载光学摄像头无法成像的情况下声学成像,生成几乎等同影像质量的图像。【结论】作为一种目视检查手段,ROV搭载双频识别声呐可以清楚地观察海管的状态,实时呈现动态画面,有效地协助作业人员在浑浊海域进行ROV海管调查,极大地提高了作业的安全,保证了作业质量;而且,ROV搭载双频识别声呐在浑浊海域海管调查时的速度不亚于在能见度良好海域中的调查速度,保证了其作业效率和经济性。

双频识别声呐提取沉水植物盖度的可行性初探

沉水植物作为湖泊生态系统的初级生产者,在固定底泥、防止沉积物再悬浮、净化水质等方面具有重要的环境功能。因此,探究沉水植物的分布、群落结构及其演替规律,对于湖泊水生态环境修复工作有着重要意义。传统的沉水植物调查方法不仅调查效率低,而且在取样过程中会对沉水植物造成破坏,有必要探索更为高效科学的调查方法。由于双频识别声呐可实现在浑浊、黑暗的水下获得清晰的影像,利用双频识别声呐探测技术在不破坏沉水植物的情况下获取了太湖贡湖湾4种典型沉水植物在不同季节的影像数据,通过影像处理提取沉水植物盖度。结果表明该方法获得的盖度与传统调查结果较为接近,且该方法更加方便快捷,可为湖泊水生态环境修复提供支撑。

基于双频识别声呐的东港大鹿岛人工鱼礁调查研究

2016年6月,使用双频识别声呐Aris-1800对东港大鹿岛海域内的人工鱼礁进行调查研究,分别采用走航式和定点式观测方法对M型人工鱼礁进行多角度连续观测,对其水下形态特征,鱼类和浮游动物的数量分布的动态变化规律进行了分析,结果表明,使用双频识别声呐对人工鱼礁的水下整体状态进行观测是可行的。声学方法和钓具采样方法相结合,较为客观、全面的反映了礁区水域内生物资源的数量、空间分布和生态行为变动情况,为今后声学方法在人工鱼礁海洋牧场规划建设和效果评估等方面的研究提供了理论基础和科学依据。

成像声呐在人工鱼礁建设中的应用

由于测深侧扫声呐系统(C3D)和双频声学识别声呐(DIDSON)在浑浊的水体中具有极高的图像分辨率,近年已被广泛应用于渔业生产中。本文针对人工鱼礁建设的规划设计阶段、施工验收阶段的水下声呐探测进行了相关研究,解决了投放区水下地形探测和人工鱼礁水下调查及稳定性探测的一系列问题,实践证明高分辨率水下声呐数据为人工鱼礁的设计、投放、监测等工作提供了十分有效的支持,提高了鱼礁的建设效率。

多波束测深结合声呐技术在河道堤防水下外观病害探测中的应用

针对河道堤防水面线以下的表观病害具有隐蔽性、难于探测和发现的特点,将多波束条带测深技术和双频识别声呐技术相组合,实现了准确布置计划测线确保水下外观病害全覆盖扫测。通过在双频识别声呐换能器上安置GPS接收机,基于位置信息将病害中心位置在多波束点云图上准确地标示出来,从而弥补了两种技术各自的局限性,并在工程实践中开展应用。实践表明,选择波束角小的多波束条带测深系统,可获取高质量、高分辨率的数据,便于发现细微的外观破碎、剥落等病害。在多波束扫测工作中船速不宜太快,应控制在5节以内,同时声呐探测时应平行水流方向布置测线。工程实例表明,将两种技术组合在一起,能准确发现水下破损、塌陷等表观病害。研究成果为类似工程的病害探测和除险加固提供技术支撑。

航道整治透水框架群对鱼类集群影响的水声学探测

四面六边透水框架是一种具有良好防冲促淤功能的生态水工构造物,在航道整治工程中得到广泛应用。为了探究四面六边透水框架群对鱼类的影响,于2014年5-6月,应用EY60回声探测仪和双频识别声呐(ARIS Explorer 1800)对金城洲透水框架工程区水域进行定点水声学监测,并采集工程区附近的渔获物。结果表明,工程区共捕获鱼类114尾,包含3目、4科、12属、14种,体长均值为(27.64±10.06)cm,95%置信区间为25.77~29.50 cm;体重均值(551.84±1 252.02)g,95%置信区间为319.52~784.16 g。EY60回声探测仪对工程区共监测时长9 589 min,测得鱼的数目12 356尾,工程区鱼体的目标强度均值为(-63.24±5.79)d B,95%置信区间为-63.35^-63.15 d B;数据独立性T检验显示,工程区与对照区之间无显著性差异(P>0.05);通过回声探测仪和双频识别声呐对鱼类出现频次监测,工程淹没区是对照区的1.18倍,而工程半淹没区却是对照区的0.85倍;说明处于水下的四面六边透水框架群对鱼类具有一定的诱集作用。

基于改进ROV技术的水工建筑物水下检测应用

针对传统水工建筑物水下检测技术效率低、成像分辨率差等问题,该研究通过改进水下机器人(ROV)实现对水工建筑物损坏的高效检测。通过水下机器人集成采样器检测,经过无线传输将测量的参数数值显示在云平台上。采用声纳成像技术改进水下机器人成像系统,通过声学原理成像以实现在浑浊的水下获得高分辨率的图像效果,将声纳成像与GPS结合使用,以实现水下探测目标图像的定位。经过测试,声纳成像能有效地探测困难空间和难于探索的潜水零件,具有很高的工作效率和较低的检测成本,充分验证了ROV的实用性与可靠性。

几种新型水下检测技术在国内海洋石油工程中的应用

海洋油气设施的水下检测对其结构安全具有重要意义,水下检测作为一门特殊的行业已逐步发展成熟,但由于海洋油气设施及水下结构、水下工况的多样化与复杂化,水下检测从技术装备到施工工艺都有较大的变化,并出现了一些新的检测技术及工艺。介绍了几种水下检测新技术、新工艺在国内海洋石油工程中的应用,DIDSON双频识别声呐检测技术为水下低能见度工况下的检测提供了一种新方式,ROV及检测设备的组合应用开辟了深水环境的检测工艺,实现潜水支持船与FPSO的同步旋转,为海洋石油单点设施的检测创造了条件。

长江口排水板水下成像检测技术

针对长江口深水区域塑料排水板施工检测手段不足的问题,提出水下声学成像检测的新方法,采用高分辨率侧扫声呐和双频识别声呐,实现了水下排水板检测的可视化与可量测。获取水下排水板清晰的影像资料,并且通过双频识别声呐水下定点全环摄像方式能够实现排水板定量检测。新方法弥补了现有检测手段的不足,可作为现有检测手段的重要补充。

基于DIDSON的未知海域覆盖规划算法

针对自主水下机器人的路径规划问题,提出一种基于双频识别侧扫声呐(DIDSON)的全局路径规划算法。根据双频识别侧扫声呐的物理特性对AUV进行数学建模,根据声呐的工作频率不同,将AUV分为高频、低频两种工作模式。高频模式下成像精度高,低频模式下成像范围大。文中提出了一种D2-CPP算法,根据声呐返回的识别结果,算法会自主切换AUV的工作模式,并动态规划出对应的路径点,直到覆盖所有区域。通过与割草机算法的仿真对比,证明了算法的有效性,近海实验证明了算法的可靠性。