水下目标检测及跟踪、海底样貌探测都需要采用适当的水下成像技术。当前水 下成像技术主要有两种，一种是最普遍的光学成像，另外一种就是声纳成像。光学 成像的分辨率比较高，但是其作业距离也相应的缩短，一般只在几米至几十米，当 水体浑浊时，该方法基本失效。相比于普通的光成像，声纳成像的应用范围比较远、 声的穿透力也比较强，尤其是在水体浑浊不清的区域，因此在水下丢失物的寻找、 水雷检测和水底地质面貌描绘等场合得到了广泛的应用。然而水传播介质——水声

道以及周围环境都复杂多变，声波自身在传播中的损失和散射、折射，都能导致采 集到的出现对比度低、噪声大和边缘模糊不清等问题，这就给声纳图像的读取和自 动解译带来极大的干扰，不利于 ROV 在更多领域发挥出更大作用。

1。2 国内外研究现状

1。3 研究现状中存在的问题

1。4 本文主要研究内容

本文以水下机器人为研究物体，对 ROV 声纳成像技术进行深入研究和分析。具 体结构如下：

第一章为绪论，对 ROV 及其所带声纳系统的研究背景和意义进行深入的阐述， 论述国内外研究现状以及在现代发展中存在的问题。

第二章详细介绍声纳的基本构造及工作原理。 第三章对声纳成像技术原理进行阐明。 第四章介绍图像处理的基本步骤——图像增强，利用 MATLAB 软件，采用灰度

变换和均值滤波的方法，对原始图像进行增强，便于对图像进行深入处理。 第五章介绍图像分割技术，在图像增强的基础上，采用最大类间方差阈值分割

法，然后采用闭运算，最后采用梯度算子对图像边缘加深轮廓，使图像更加清晰。 最后，将对本文所研究的内容进行总结，得出经验，找到不足，并对存在的问

题和下一步研究工作作出展望。

第二章 声纳工作原理

2。1 声纳探测技术

声纳利用水下声波对目标进行探测和定位，因此在水下只要能够发出回波或产 生回波的物体，如鱼雷、鱼群和水下暗礁等，就都可以作为声纳检测的目标。由此 可知，在军事和民生领域，声纳发挥着巨大作用。

声纳在军事上的使用始于第一次世界大战，在水下目标检测、目标识别、目标 跟踪和定位、水下导航等方面都得以应用。水下目标的检测是这样实现的，首先声 纳自身发出声，然后根据是否有波返回来确定目标的存在与否；所谓目标定位，就 是利用声波技术，准确的指示出一个物体具体的空间位置。导航技术和以上两种有 所不同，该技术是根据测得的水深、本舰航行速度得出具体位置和速度等参数。

在第二次世界大战后，声纳被人们应用到很多领域。海底的地形地貌对于海洋 开发、航海安全都具有重要意义，随着对海洋探索的不断深入，海底的地形地貌对 于人们进一步了解海洋、探索海洋和开发海洋越来越重要。海底地形图通过海底深 度测量数据进行绘制，而地貌图则靠海底各点回波信号的强度得到。单波束回波测 深仪、多波束回波测深仪、侧扫声纳、多波束侧扫声纳和合成孔径声纳都可用于地 形地貌的测量[6]。文献综述

除了海底地形地貌的探测，由于水雷等军事目标物的探测以及水下导航技术的 日趋成熟，前视声纳又诞生了。相比于前几种声纳，前视声纳的研究与开发时间比 较晚，但是发展速度很快，并且被广泛应用于探测水雷、目标定位以及避开障碍物 等水下活动。

以上各种声纳均属于主动声纳，无论是哪一种工作方式，都离不开收发基阵设 计、波束发生器、波束形成等关键技术。