声纳成像技术有哪些?

发布网友 发布时间：2022-04-29 01:01

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热心网友 时间：2022-06-10 15:05

合成孔径声纳是一种新型高分辨水下成像声纳。其原理是利用小孔径基阵的移动来获得移动方向(方位方向)上大的合成孔径，从而得到方位方向的高分辨力。获得这种高分辨力的代价是复杂的成像算法和对声纳基阵平台运动的严格要求。目前国际上只有少数国家和地区研制出了合成孔径声纳原型机并进行了海上试验。我国于1997年7月正式将合成孔径声纳列入了国家“863”计划项目。合成孔径声纳可以用于水下军事目标的探测和识别，最直接的应用就是进行沉底水雷和掩埋水雷的高分辨探测和识别。在国民经济方面，可以用于海底测量、水下考古和搜寻水下失落物体等，尤其可以进行高分辨海底测绘，对数字地球研究具有重要意义，标志着我国在合成孔径声纳研究方面进入了与国际同步发展的水平。

热心网友 时间：2022-06-10 15:06

与DAS等传统的超声内镜成像算法相比，SA算法成像质量好，图像分辨率高，但同时其运算过程也更为复杂，且需要对大量回波数据进行处理。如果采用传统的串行计算模式进行运算，那么该算法的实现过程将会非常耗时，系统的实时性无法保证。相控阵超声内镜发射系统由发射电路、选通电路及限幅电路三部分组成，其主要作用是通过脉冲激励、阵元选通，完成超声波信号的相控发射，实现对被测物体的合成孔径扫描。
该系统以FPGA为控制核心，其中，发射电路的主要作用是产生带有延时的高压激励脉冲；选通电路采用4块MAX4968芯片，通过电路复用的方式，实现激励脉冲的16路转64路阵元选通，以激励超声换能器阵元产生超声波；限幅电路通过并联限幅的方式将电压钳制在±0.7V的范围内，消除了高压激励脉冲对后端接收系统的影响，保证回波信号能够几乎无衰减的进行接收与传输因此，为了能够快速实现SA算法，本文基于CUDA并行计算平台对SA算法作如下并行化处理分析：
具体实现流程
本文采用“CPU+GPU”的联合编程模式。其软件架构为“MATLAB+CUDA”的混合编程架构。其中，CPU端主要使用MATLAB进行回波数据的读取及最终结果的显示；GPU端使用CUDA编程计算平台完成SA算法的并行化处理。
具体的实现流程如图4-5所示。首先，在CUDA中使用cudaMalloc()函数为待处理的回波数据分配全局内存；然后，通过调用cudaMemcpy()函数完成回波数据的传输，需要注意的是，在使用该函数时，要将最后一个参数设置为“cudaMemcpyHostToDevice”，以确保数据的传输方向是从CPU至GPU；通过使用两个核（kernel）函数，分别完成低分辨图像的求解和高分辨率图像的合成，其中，使用__shared__关键字为权值函数开辟共享内存；接下来，再次使用cudaMemcpy()函数，使处理后的结果自GPU传输至CPU，此时该函数的最后一个参数应设置为“cudaMemcpyDeviceToHost”；最后，释放显存空间，并在主机端对重构的高分辨率图像进行显示。