聲納圖像動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展與FPGA實(shí)現(xiàn)

3 實(shí)驗(yàn)分析

　　采用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源測(cè)試方法來檢測(cè)開方運(yùn)算對(duì)波束形成方向圖性能的影響，圖9所示為切比雪夫加權(quán)下截取方法和開方運(yùn)算方法的幀數(shù)據(jù)方向圖對(duì)比，可以明顯地看到采用開方運(yùn)算方法得到的波束方向圖與理論仿真基本一致，主旁瓣都能夠被完整的表現(xiàn)出來。

　　圖10所示為開方處理前后在水池中對(duì)圓環(huán)測(cè)試的結(jié)果，畫面顯示的穩(wěn)定性提高了不少，無(wú)需反復(fù)調(diào)整截取位就可以得到圓環(huán)的聲學(xué)畫面，細(xì)節(jié)刻畫也很豐富，懸掛圓環(huán)的兩根細(xì)繩也能夠被清晰的顯示出來，效果改善非常明顯。

4 結(jié)論

　　本文基于課題組多波束成像聲納系統(tǒng)樣機(jī)的課題研究，對(duì)系統(tǒng)存在的顯示畫面動(dòng)態(tài)范圍不足的問題產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析，采用基于平方根運(yùn)算的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)范圍壓縮方法實(shí)現(xiàn)了聲納的成像細(xì)節(jié)增強(qiáng)，并通過引入一種快速近似算法提高了算法的實(shí)時(shí)性。最后，通過圓環(huán)的水池成像實(shí)驗(yàn)證明了本文設(shè)計(jì)方法的有效性，系統(tǒng)成像質(zhì)量改善明顯，達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

　　[1]金偉其, 劉斌, 范永杰, 等. 紅外圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 紅外與激光工程, 2012, 40(12): 2521-2527

　　[2]謝德紅, 萬(wàn)曉霞. 基于顏色視覺過程的高動(dòng)態(tài)范圍圖像映射方法[J]. 北京理工大學(xué)學(xué)報(bào), 2011, 31(10): 1217-1222

　　[3 ]孫銘. 基于 FPGA 的安防監(jiān)控圖像視覺動(dòng)態(tài)范圍展寬的研究[D]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué), 2012

　　[4]賀明, 王亞弟, 王新賽, 等. 場(chǎng)景自適應(yīng)的紅外焦平面成像動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整技術(shù)[J]. 強(qiáng)激光與粒子束, 26(03): 26031002

　　[5]黃慧. 多波束成像聲納信號(hào)處理機(jī)的研究與FPGA實(shí)現(xiàn)[D]. 南京航空航天大學(xué), 2014

　　[6]董琎琎. 基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的多波束成像聲納系統(tǒng)優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)[D]. 南京航空航天大學(xué), 2015

　　[7]夏宏, 王攻本. 浮點(diǎn)開方運(yùn)算單元的電路設(shè)計(jì)[J]. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用, 2001, 37(11): 39-41

　　[8]謝德紅, 萬(wàn)曉霞. 基于顏色視覺過程的高動(dòng)態(tài)范圍圖像映射方法[J]. 北京理工大學(xué)學(xué)報(bào), 2011, 31(10): 1217-1222

　　[9]Metze G. Minimal square rooting[J]. Electronic Computers, IEEE Transactions on, 1965(2): 181-185

　　[10]Majerski S. Square-rooting algorithms for high-speed digital circuits[J]. Computers, IEEE Transactions on, 1985, 100(8): 724-733

　　[11]Fandrianto J. Algorithm for high speed shared radix 4 division and radix 4 square-root [C] //Computer Arithmetic (ARITH), 1987 IEEE 8th Symposium on. IEEE, 1987: 73-79

　　[12]Understanding GPS: principles and applications. Artech house, 2005