声呐数据图像化处理的研究与实现

针对部分定制普通声呐探测到数据却无法分析数据的问题，本文运用Python设计一种程序，将普通声呐所探测到的数据进行图像化处理，使普通声呐所探测的数据可视化。首先对数据的格式进行解析，然后运用Python进行异常数据删除和数据格式化，最后将数据转化为十进制数并画出信号强度图。结果表示，通过本程序得出的信号强度图能够达到声呐信号强度图的标准。

科学声呐因其价格昂贵，多应用于大型科学研究中，却无法适用于一般的民用作业。因此一般的渔业探测都会选择普通的简易声呐，普通声呐因其价格亲民，且精度能够满足基本的渔业需求，成为很多民用作业的首选。

但是，普通声呐往往无法做到科学声呐的全套功能，如普通声呐中的部分定制声呐，对收集到的数据没有成像的功能，缺少一个专门的信号强度数据成像软件[1]。这一问题也是一直困扰部分定制声呐使用者的一个问题。本文针对这一问题，以定制声呐所采集的数据为样本，对数据进行详细解析并生成图像[2]。

对声呐数据的图像化处理，能够对定制声呐所探测到的数据得到一个可视化的界面，更加方便使用者的探测研究，特别是在鱼群探测、海底地貌勘测、水文测量、海洋资源勘测、军事领域等，声呐数据的图像化显示已经成为了一个不可或缺的部分。

声呐数据可视化就是运用计算机图形学和图像处理技术，将科学计算过程产生的数据和计算结果转换为图形或图像在屏幕上显示。当前的国内外声呐数据图像化处理从数据的可视化上来分，有二维、三维， 以至多维， 但主要还是以二维图像和三维图像为主。

目前国内的声呐数据图像化处理已经相对成熟， 在很多民用作业上，均有涉及图像化处理的技术。且多为自主研发，受益于计算机性能的提高，声呐数据图像化处理所需要的实时性、精确性皆能达到基本需求。而国外的声呐数据图像化处理技术，不管是技术水平还是研究资金来说，都具有雄厚的实力，以英国2076 声呐系统为例，其不管是在数据成像的实时性和精确性上，都是世界领先水平。

2. 系统结构与数据解析 本文中数据的来源均通过声呐采集所得。

其中声呐所探测的其中一ping 数据的形式为8 bit一个字节， 一个字节为我们常规熟知的两位。本节分为两个部分，第一部分为介绍定制声呐的系统结构，第二部分是对数据的解析。

2.1. 系统结构 本文所分析的数据为声呐为定制声呐所接收的数据，其中定制声呐的系统结构图如下图1 所示。

声呐的整体系统主要分为两个部分，分别是浮标和接收模块两部分。浮标部分主要包括包含声呐、控制电路、传输模块和天线[3]。声呐位于最底层，负责探测数据，在声呐探测到数据后，由控制电路控