CN101937085A - 一种基于超分辨率图像重建的合成孔径声呐成像方法 - Google Patents

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CN101937085A CN2010102692456A CN201010269245A CN101937085A CN 101937085 A CN101937085 A CN 101937085A CN 2010102692456 A CN2010102692456 A CN 2010102692456A CN 201010269245 A CN201010269245 A CN 201010269245A CN 101937085 A CN101937085 A CN 101937085A
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Abstract

本发明公开了一种基于超分辨率图像重建的合成孔径声呐成像方法，包括：根据原声呐孔径的阵列来扩充孔径；对扩充后的孔径划分子孔径；估计探测声波往返所需要的时间；对发射声波进行正交编码，然后对目标水域进行探测；对目标水域进行超分辨率成像。本发明通过结合超分辨率图像重建技术和SAS处理技术得到更高分辨率的声呐图像。与扩充之前的合成孔径声呐相比，扩充后的合成孔径声呐在方位向和距离向上的分辨率均得到了提高；与孔径同等大小的常规合成孔径声呐技术相比，扩充后的合成孔径声呐在方位向和距离向上的分辨率更高。

Description

一种基于超分辨率图像重建的合成孔径声呐成像方法
技术领域
本发明涉及合成孔径声纳(SAS)领域，更具体的说，涉及一种基于超分辨率图像重建技术的合成孔径声纳成像方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展，人类活动的范围也不断扩展，世界各国对海洋科学研究的重视程度也越来越高。人们对水下地形地貌探测和水下物体观测的需求日益增长。海底矿物资源开发中需要进行工程勘测和水下作业监视；在与其他国家进行海洋权益划界谈判中，需要相应的海底地形地貌资料的支持；航道疏浚工程也需要海底地形地貌测量和工程量的评估；还有很多重要的人类水下活动需要水下成像技术，如水下作业监测、水下打捞、水下考古等等。水下成像设备也称为图像声呐，是人们进行水下活动和水下探测的重要工具。
合成孔径声呐（SAS）是一种新型的水下成像声纳，得益于合成孔径雷达（SAR）的发展，在20世纪90年代进入了研究的活跃期，受到了世界各国的重视，是水声成像技术的重要研究方向之一。合成孔径声呐与常规图像声呐相比，它的优势在于可以利用虚拟孔径技术，只需要使用小孔径的基阵就可以得到与探测距离和信号工作频率无关的高方位向分辨力。
合成孔径声纳（SAS）的基本原理是利用小尺寸基阵匀速直线运动来虚拟大孔径基阵,在运动轨迹的顺序位置发射并接收回波信号,根据空间位置和相位关系对不同位置的回波信号进行相干叠加处理,从而形成等效的大孔径,获得沿运动方向(方位向)的高分辨力。但是SAS的分辨率的进一步提高受到了水下环境和现有仪器设备的限制，主要为以下两点：
（1）在方位向上，SAS如果提高n倍的分辨率，则声纳的真实孔径大小要变为原来的1/n，受到水下声速的限制，声纳平台的运动速率也要变为原来的1/n，那么测绘速率也会变为原来的1/n。为了不改变测绘速率现有的解决方案是在声纳平台后增加n个接收子阵，即多子阵SAS技术，那么系统的体积就增加n倍，而且在多子阵SAS成像算法存在运算量大和忽略相应误差导致的成像效果不佳等缺点。
（2）在距离向上，SAS的分辨率与探测声波的脉冲宽度有关，脉冲宽度越窄（即脉冲持续时间越短）距离向分辨率越高，但是脉冲持续时间约为脉冲带宽的倒数，即提高SAS的距离向分辨率需要增加换能器的发射带宽，例如，脉冲持续时间每减少一半，则脉冲带宽需要扩展为原来带宽的2倍，更高的带宽要求增加了换能器制作的难度和成本；同时，水下声波频率越高功率衰减越快，信噪比降低，海洋噪声影响增加，成像质量也会随之而变差，如果要维持原来的成像质量和信噪比，必须提高水声换能器探测声波的发射功率。由于目前大功率的宽频水声换能器制作难度大、成本高，使得现有SAS距离向分辨率的进一步提高受到了限制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种基于超分辨率图像重建的合成孔径声纳成像方法，通过结合超分辨率图像重建技术和SAS处理技术得到更高分辨率的声纳图像。与扩充之前的合成孔径声纳相比，扩充后的合成孔径声纳在方位向和距离向上的分辨率均得到了提高；与孔径同等大小的常规合成孔径声纳技术相比，扩充后的合成孔径声纳在方位向和距离向上的分辨率更高。
扩充之前的合成孔径声纳(原孔径)的真实孔径方位向的分辨率为                                               ，阵元的列间距为，阵元的行间距为
Figure 942891DEST_PATH_IMAGE006
，各阵元组合后的真实孔径形状不限；线性调频脉冲的脉冲宽度为t，水下声波传播速率为C，距离向分辨率为
Figure 275784DEST_PATH_IMAGE008
，本发明的一种基于超分辨率图像重建的合成孔径声纳成像方法具体步骤包括：
步骤（1）：根据原声纳孔径的阵列来扩充孔径。原声纳孔径的阵元行排列方向与方位向平行，阵元列排列方向与距离向平行。由式子
Figure 90156DEST_PATH_IMAGE010
和求得扩充孔径的参数
Figure 366602DEST_PATH_IMAGE014
和
Figure 503186DEST_PATH_IMAGE016
（
Figure 359015DEST_PATH_IMAGE014
和
Figure 352379DEST_PATH_IMAGE016
为满足上述条件的最大正整数）。其中参数
Figure 44391DEST_PATH_IMAGE014
为原孔径沿着阵列行方向每行增加的阵元个数，参数
Figure 781403DEST_PATH_IMAGE016
为原孔径沿着阵列列方向每列增加的阵元个数，根据参数
Figure 506388DEST_PATH_IMAGE014
和对原孔径进行扩充。
步骤（2）：对扩充后的孔径划分子孔径。子孔径的大小以及排列方式与原孔径一样，相邻子孔径的边缘阵元之间相差一个阵元列间距
Figure 115541DEST_PATH_IMAGE004
或者一个阵元行间距
Figure 390664DEST_PATH_IMAGE006
，根据这种划分方式将扩充后的孔径划分出
Figure 221086DEST_PATH_IMAGE018
个子孔径。相邻子孔径的边缘相差一个行间距或者列间距，那么相邻子孔径的声纳图像采样点也相差一个行间距或者列间距，结合式子
Figure 493935DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 222857DEST_PATH_IMAGE012
，可保证子孔径声纳图像的采样点的移动都在亚像素的范围内。
步骤（3）：估计探测声波往返所需要的时间T，决定声波发射时间间隔
Figure 488622DEST_PATH_IMAGE020
。在开始对目标海域进行测绘之前，首先对探测声波在目标海域内的往返时间T进行估计，然后根据估计的T来决定子孔径之间的声波发射时间间隔
Figure 986599DEST_PATH_IMAGE020
，错开各子孔径的声波发射和接受时间，避免相互之间的干扰。
步骤（4）：对发射声波进行正交编码，然后对目标水域进行探测。为每个子孔径的发射声波进行编码，各子孔径之间的编码序列相互正交，并将子孔径和相应的编码序列的一一对应关系记录下来。编码完成后开始对目标水域进行测绘，将目标水域分成多个测绘带，各个子孔径相继发射自己的探测声波对测绘带进行测绘，相邻子孔径的发射间隔时间为。
步骤（5）：对目标水域进行超分辨率成像。当一个测绘带的回波数据接收完毕后，将回波数据送进成像处理模块，进行SAS成像处理和超分辨率图像重建，得到该测绘带的超分辨图像。当所有的测绘带都测绘完毕后，得到各个测绘带的超分辨图像，将所有测绘带的图像合并则得到该目标水域的超分辨率图像。
其中，步骤（1）中原孔径可以为线阵，方阵和圆阵等。
步骤（1）中对原孔径进行扩充的步骤如下：
（1.1）在原孔径的基础上，每一行（列）的孔径沿着同一阵元行（列）方向以阵元列（行）间距为
Figure 646568DEST_PATH_IMAGE004
（
Figure 716024DEST_PATH_IMAGE006
）增加
Figure 6191DEST_PATH_IMAGE014
（
Figure 948739DEST_PATH_IMAGE016
）个阵元。
（1.2）在扩充后的阵元的基础上，每一列（行）的孔径沿着同一阵元列(行)方向以阵元行（列）间距为
Figure 576554DEST_PATH_IMAGE006
（
Figure 997171DEST_PATH_IMAGE004
）增加
Figure 407424DEST_PATH_IMAGE016
（
Figure 520873DEST_PATH_IMAGE014
）个阵元。
在扩充孔径的操作中，阵列的阵元列方向的阵列扩充和阵元行方向的阵列扩充的先后顺序对扩充孔径操作没有影响。
步骤（3）中，估计发射时间间隔的具体步骤分如下：
（3.1）估计探测声波的方法如下：向目标水域发射k次探测声波，记录下每次声波的往返时间，然后估计声波往返时间
Figure 633055DEST_PATH_IMAGE022
。
（3.2）根据探测声波往返时间T来决定子孔径之间的声波发射时间间隔
Figure 795046DEST_PATH_IMAGE024
。
步骤（5）中，测绘带回波数据的SAS处理和超分辨图像重建的具体步骤如下：
（5.1）为每个子孔径分配一个独立的回波数据存储区，将回波数据送到编码判决模块对其进行编码检测来识别出该回波对应的子孔径，并将回波数据存到相应子孔径的数据存储区中。
（5.2）当该测绘带的数据接收完毕后，将各个子孔径的回波数据送到各自的SAS处理模块，分别进行合成孔径声纳处理，得到各个子孔径的测绘图像。每个子孔径图像的采样点间隔为d，根据
Figure 856543DEST_PATH_IMAGE010
和，可知各子孔径采样点都在原合成孔径声纳的一个像素之内，符合亚像素移动的条件，因此可以使用超分辨图像重建技术。
（5.3）最后将K个子孔径的测绘图像作为低分辨率图像，在超分辨率图像重建模块中使用超分辨率图像重建技术将K个低分辨率图像融合成一个高分辨率图像，得到该测绘带的高分辨图像。
与现有技术相比，本发明的有益之处主要有以下几点：
1.与原合成孔径声纳相比，本发明通过增加采样点，然后使用超分辨图像重建技术得到了更高分辨率的声纳图像，在方位向分辨率是原分辨率的
Figure DEST_PATH_IMAGE026
倍，在距离向分辨率是原分辨率的倍。
2.与孔径同等大小的常规合成孔径声纳相比，常规合成孔径声纳孔径越大方位向分辨率越低，因此孔径同等大小的常规合成孔径声纳方位向分辨率不如原合成孔径声纳，而本发明技术方位向分辨率比原合成孔径声纳更高，因此本发明技术方位向分辨率比孔径同等大小的常规合成孔径声纳更高。在距离向分辨率上，孔径同等大小的常规合成孔径声纳距离向分辨率取决于探测声波的频率，在同等探测频率的前提下本发明距离向分辨率更高。
3.原合成孔径声纳在方位向的分辨率提高n倍则测绘速率会降低n倍，与原合成孔径声纳相比，本发明的测绘速率没有随着方位向的分辨率的提高而大幅度线性的提高，不管方位向分辨率提高了多少，通过合理错开各子孔径探测声波的发射时间，使得本方案的测绘时间总是满足
Figure DEST_PATH_IMAGE030
。
4.多子阵SAS技术以增加声纳系统的体积为代价，得到维持方位向高分辨率和测绘速率的效果，但是同时带来了因忽略相应误差而导致的成像效果不佳等缺点，要求SAS处理算法也要做出相应的改变。本发明系统复杂性不高，与原声纳孔径相比仅在方向位上孔径体积至多增加1/2，而且使用的SAS处理算法依然是常规SAS算法，不需要做出相应的改变。
5.常规合成孔径声纳如果要提高距离向分辨率需要增加探测声波的带宽，同时由于水下声波频率越高功率衰减越快，必须提高探测声波发射功率来降低海洋噪声对成像质量的影响，带宽和功率的要求增加了换能器制作的难度和成本。本发明通过扩展孔径的大小，利用超分辨率图像重建技术，在不需要扩展探测声波的带宽和提高发射功率的前提下提高了距离向分辨率，与现有技术相比具有制作简单、成本低等的优点。
附图说明
图1  本发明技术提供的基于超分辨率图像重建的SAS成像方法的总流程图。
图2  方阵合成孔径声纳的真实孔径示意图。
图3  方阵孔径以及划分子孔径示意图。
图4  
Figure DEST_PATH_IMAGE036
原孔径扩充为
Figure DEST_PATH_IMAGE038
孔径以及划分子孔径示意图。
图5  本发明实施例的成像处理流程图。
图6  本发明实施例的成像处理模块结构示意图。
图7  4个子孔径图像采样点示意图。
图8  
Figure DEST_PATH_IMAGE040
原孔径扩充为
Figure DEST_PATH_IMAGE042
孔径以及划分子孔径示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护范围不限于此。
1. 
Figure 930251DEST_PATH_IMAGE036
方阵合成孔径声纳的超分辨图像重建技术成像实现
本发明实施例1为有一个真实孔径为
Figure 145201DEST_PATH_IMAGE036
方阵的合成孔径声纳，相邻阵元的行间距和列间距皆为1cm，探测声波的脉冲持续时间为，水下声波传播速率为1.5km/s，则该常规合成孔径声纳的方位向分辨率为2cm，距离向分辨率为2cm。现要将本发明技术应用于该常规合成孔径声纳以提高图像分辨率，本发明的总流程图如图1所示，具体的实施步骤如下：
（1）对
Figure 451417DEST_PATH_IMAGE036
原孔径进行扩充。根据和
Figure 478596DEST_PATH_IMAGE012
这两个条件可得
Figure DEST_PATH_IMAGE046
，所以扩充的孔径为
Figure 231658DEST_PATH_IMAGE038
阵列，扩充孔径具体实施操作如下：
（1.1）在原孔径的基础上，每一行的孔径沿着同一阵元行方向以阵元列间距为1cm增加1个阵元。
（1.2）在扩充后的阵元的基础上，每一列的孔径沿着同一阵元列方向以阵元行间距为1cm增加1个阵元。
（2）对扩充后的
Figure 533326DEST_PATH_IMAGE038
孔径划分子孔径。图2为
Figure 831583DEST_PATH_IMAGE032
原合成孔径声纳的真实孔径示意图，图3为
Figure 408583DEST_PATH_IMAGE034
扩充后的孔径以及划分子孔径示意图，其中3.1为所划分的子孔径1，3.2为所划分的子孔径2，3.3为所划分的子孔径3，划分出
Figure DEST_PATH_IMAGE048
个子孔径。根据图2和图3的划分子孔径的方法，可以将扩充后的
Figure 716067DEST_PATH_IMAGE038
孔径划分为四个
Figure 606663DEST_PATH_IMAGE036
子孔径，如图4所示，每个孔径的与原孔径阵列一样，均为
Figure 590668DEST_PATH_IMAGE036
阵列，其中4.1至4.4分别是子孔径1到子孔径4，并为每个子孔径分配一个独立的回波数据存储区，分别储存相应的子孔径的回波数据。
（3）向待探测水域发射10次探测声波，分别记录下这10次探测声波的往返时间，然后得到探测声波往返时间的估计值
Figure DEST_PATH_IMAGE050
，根据估计值得到子孔径声波发射时间间隔为。
（4）对4个子孔径的探测声波进行正交编码，记录下子孔径与编码序列的一一对应关系。将目标水域分成多个测绘带，然后各个子孔径相继发射探测声波对每个测绘带依次进行探测，声波发射间隔时间为
Figure 137187DEST_PATH_IMAGE020
。
（5）对目标水域进行SAS处理和超分辨成像。声纳平台接收完一个测绘带的回波数据后，将数据送往成像处理模块，得到该测绘带的超分辨率图像。最后将所有测绘带的超分辨图像拼接在一起则得到该目标水域的超分辨率图像。其中成像处理的流程图如图5所示，成像处理模块由回波数据输入端、编码检测判决模块、子孔径回波数据存储区、SAS处理模块和超分辨率图像重建模块组成，它的结构示意图如图6所示，成成像处理的具体实施步骤如下：
（5.1）将回波数据输入编码检测判决模块，根据子孔径与编码序列一一对应关系的记录，判断该回波数据是属于哪个子孔径，然后将回波数据存储到相应的子孔径的回波数据存储区。
（5.2）当一个测绘带的最后一个回波数据接收完毕并存储到相应的子孔径存储区后，将各个子孔径的回波数据取出并送到各个子孔径的SAS处理模块进行成像处理，得到各个子孔径的测绘图像。如图7所示为4个子孔径图像采样点示意图，其中四种不同的小图形分别代表4个子孔径声纳图像各自的采样点，由此可知各子孔径的图像采样点相互之间存在着亚像素移动，满足使用超分辨率图像重建技术的条件。
（5.3）将4个子孔径各自的测绘图像送到超分辨率图像重建模块进行处理，使用MAP超分辨率图像重建算法对4幅子孔径的低分辨率测绘图像进行图像重建，由此得到该测绘带分辨率更高的测绘图像，此外还可以使用POCS超分辨率图像重建算法等其他算法进行超分辨率图像重建处理。
与
Figure 497630DEST_PATH_IMAGE036
原合成孔径声纳的声纳图像相比，本发明技术所得到的测绘图像方位向分辨率是原孔径的2倍，距离向上的分辨率也是原来的2倍。
 
2. 
Figure 445995DEST_PATH_IMAGE040
线阵合成孔径声纳的超分辨图像重建技术成像实现
本发明实施例2为有一个真实孔径为
Figure 413951DEST_PATH_IMAGE040
线阵的合成孔径声纳，相邻阵元列间距为1cm，探测声波的脉冲持续时间为
Figure DEST_PATH_IMAGE054
，水下声波传播速率为1.5km/s，则该常规合成孔径声纳的方位向分辨率为2cm，距离向分辨率为1.5cm。现要将本发明技术应用于该常规合成孔径声纳以提高图像分辨率，具体的实施步骤如下：
（1）对
Figure 697033DEST_PATH_IMAGE040
线阵原孔径进行扩充。因为线阵只有列间距没有行间距，所以实施中在扩充孔径之前根据实际需要规定扩充后孔径的行间距大小，本实施例规定该线阵扩充后的行间距大小为0.5cm。根据
Figure 346320DEST_PATH_IMAGE010
和这两个条件可得
Figure DEST_PATH_IMAGE056
，所以扩充的孔径为阵列，扩充孔径具体实施操作如下：
（1.1）在原孔径的基础上，每一行的孔径沿着同一阵元行方向以阵元列间距为1cm增加1个阵元。
（1.2）在扩充后的阵元的基础上，每一列的孔径沿着同一阵元列方向以阵元行间距为0.5cm增加2个阵元。
（2）对扩充后的
Figure 466210DEST_PATH_IMAGE058
孔径划分子孔径。根据图2和图3的划分子孔径的方法，可以将扩充后的
Figure 49638DEST_PATH_IMAGE042
孔径划分为6个子孔径，每个孔径的与原孔径阵列一样，均为
Figure 423988DEST_PATH_IMAGE040
阵列，如图8所示，每个孔径的与原孔径阵列一样，均为
Figure 409261DEST_PATH_IMAGE040
阵列，其中8.1至8.6分别是子孔径1到子孔径6，并为每个子孔径分配一个独立的回波数据存储区，分别储存相应的子孔径的回波数据。
（3）向待探测水域发射10次探测声波，分别记录下这10次探测声波的往返时间，然后得到探测声波往返时间的估计值
Figure 905971DEST_PATH_IMAGE050
，根据估计值得到子孔径声波发射时间间隔为。
（4）对6个子孔径的探测声波进行正交编码，记录下子孔径与编码序列的一一对应关系。将目标水域分成多个测绘带，然后各个子孔径相继发射探测声波对每个测绘带依次进行探测，声波发射间隔时间为
Figure 914378DEST_PATH_IMAGE020
。
（5）对目标水域进行SAS处理和超分辨成像。声纳平台接收完一个测绘带的回波数据后，将数据送往成像处理模块，得到该测绘带的超分辨率图像。最后将所有测绘带的超分辨图像拼接在一起则得到该目标水域的超分辨率图像。其中成像处理的流程图如图5所示，成像处理模块由回波数据输入端、编码检测判决模块、子孔径回波数据存储区、SAS处理模块和超分辨率图像重建模块组成，它的结构示意图如图6所示，成成像处理的具体实施步骤如下：
（5.1）将回波数据输入编码检测判决模块，根据子孔径与编码序列一一对应关系的记录，判断该回波数据是属于哪个子孔径，然后将回波数据存储到相应的子孔径的回波数据存储区。
（5.2）当一个测绘带的最后一个回波数据接收完毕并存储到相应的子孔径存储区后，将各个子孔径的回波数据取出并送到各个子孔径的SAS处理模块进行成像处理，得到各个子孔径的测绘图像。
（5.3）将6个子孔径各自的测绘图像送到超分辨率图像重建模块进行处理，使用MAP超分辨率图像重建算法对6幅子孔径的低分辨率测绘图像进行图像重建，由此得到该测绘带分辨率更高的测绘图像，此外还可以使用POCS超分辨率图像重建算法等其他算法进行超分辨率图像重建处理。
与
Figure 967785DEST_PATH_IMAGE040
原合成孔径声纳的声纳图像相比，本发明技术所得到的测绘图像方位向分辨率是原孔径的2倍，距离向上的分辨率是原来的3倍。

Claims (5)

1.一种基于超分辨率图像重建的合成孔径声纳成像方法，扩充之前的合成孔径声纳的真实孔径方位向的分辨率为    
Figure 434059DEST_PATH_IMAGE001
，阵元的列间距为
Figure 478107DEST_PATH_IMAGE002
，阵元的行间距为
Figure 110077DEST_PATH_IMAGE003
，各阵元组合后的真实孔径形状不限；线性调频脉冲的脉冲宽度为t，水下声波传播速率为C，距离向分辨率为
Figure 761638DEST_PATH_IMAGE004
，其特征在于所述方法包括如下步骤：
步骤（1）根据原声纳孔径的阵列来扩充孔径：原声纳孔径的阵元行排列方向与方位向平行，阵元列排列方向与距离向平行，由式子
Figure 993905DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 389115DEST_PATH_IMAGE006
求得扩充孔径的参数
Figure 875591DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 963632DEST_PATH_IMAGE008
，
Figure 420546DEST_PATH_IMAGE007
和为满足上述条件的最大正整数；其中参数
Figure 960429DEST_PATH_IMAGE007
为原孔径沿着阵列行方向每行增加的阵元个数，参数
Figure 406323DEST_PATH_IMAGE008
为原孔径沿着阵列列方向每列增加的阵元个数，根据参数
Figure 160652DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 835347DEST_PATH_IMAGE008
对原孔径进行扩充；
步骤（2）对扩充后的孔径划分子孔径：子孔径的大小以及排列方式与原孔径一样，相邻子孔径的边缘阵元之间相差一个阵元列间距
Figure 358732DEST_PATH_IMAGE002
或者一个阵元行间距
Figure 975527DEST_PATH_IMAGE003
，根据这种划分方式将扩充后的孔径划分出
Figure 951573DEST_PATH_IMAGE009
个子孔径；相邻子孔径的边缘相差一个行间距或者列间距，那么相邻子孔径的声纳图像采样点也相差一个行间距或者列间距，结合式子
Figure 429959DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 73430DEST_PATH_IMAGE006
，确保子孔径声纳图像的采样点的移动都在亚像素的范围内；
步骤（3）估计探测声波往返所需要的时间T，决定声波发射时间间隔
Figure 595547DEST_PATH_IMAGE010
：在开始对目标海域进行测绘之前，首先对探测声波在目标海域内的往返时间T进行估计，然后根据估计的T来决定子孔径之间的声波发射时间间隔
Figure 262152DEST_PATH_IMAGE010
，错开各子孔径的声波发射和接受时间，避免相互之间的干扰；
步骤（4）对发射声波进行正交编码，然后对目标水域进行探测：为每个子孔径的发射声波进行编码，各子孔径之间的编码序列相互正交，并将子孔径和相应的编码序列的一一对应关系记录下来；编码完成后开始对目标水域进行测绘，将目标水域分成多个测绘带，各个子孔径相继发射自己的探测声波对测绘带进行测绘，相邻子孔径的发射间隔时间为
Figure 340966DEST_PATH_IMAGE010
；
步骤（5）对目标水域进行超分辨率成像：当一个测绘带的回波数据接收完毕后，将回波数据送进成像处理模块，进行SAS成像处理和超分辨率图像重建，得到该测绘带的超分辨图像；当所有的测绘带都测绘完毕后，得到各个测绘带的超分辨图像，将所有测绘带的图像合并则得到该目标水域的超分辨率图像。
2.根据权利要求1所述基于超分辨率图像重建的合成孔径声纳成像方法，其特征在于步骤（1）中所述原孔径为线阵方阵和圆阵。
3.根据权利要求1所述基于超分辨率图像重建的合成孔径声纳成像方法，其特征在于步骤（1）中对原孔径进行扩充的步骤如下：
（1.1）在原孔径的基础上，每一行的孔径沿着同一阵元行方向以阵元列间距为
Figure 28824DEST_PATH_IMAGE002
,增加
Figure 534892DEST_PATH_IMAGE007
个阵元, 每一列的孔径沿着同一阵元列方向以阵元行间距为
Figure 688793DEST_PATH_IMAGE003
,增加
Figure 571298DEST_PATH_IMAGE008
个阵元；
（1.2）在扩充后的阵元的基础上，每一列的孔径沿着同一阵元列方向以阵元行间距为,增加
Figure 53281DEST_PATH_IMAGE008
个阵元; 每一行的孔径沿着同一阵元行方向以阵元列间距为
Figure 428899DEST_PATH_IMAGE002
,增加
Figure 36466DEST_PATH_IMAGE007
个阵元。
4.根据权利要求1所述基于超分辨率图像重建的合成孔径声纳成像方法，其特征在于步骤（3）中，估计发射时间间隔的具体步骤如下：
（3.1）估计探测声波的方法如下：向目标水域发射k次探测声波，记录下每次声波的往返时间t1~ tk，然后估计声波往返时间
Figure 509036DEST_PATH_IMAGE011
;
（3.2）根据探测声波往返时间T来决定子孔径之间的声波发射时间间隔。
5.根据权利要求1所述基于超分辨率图像重建的合成孔径声纳成像方法，其特征在于步骤（5）中，测绘带回波数据的SAS处理和超分辨图像重建的具体步骤如下：
（5.1）为每个子孔径分配一个独立的回波数据存储区，将回波数据送到编码判决模块对其进行编码检测来识别出该回波对应的子孔径，并将回波数据存到相应子孔径的数据存储区中；
（5.2）当该测绘带的数据接收完毕后，将各个子孔径的回波数据送到各自的SAS处理模块，分别进行合成孔径声纳处理，得到各个子孔径的测绘图像；每个子孔径图像的采样点间隔为d，根据和
Figure 631079DEST_PATH_IMAGE006
，可知各子孔径采样点都在原合成孔径声纳的一个像素之内，符合亚像素移动的条件，因此可以使用超分辨图像重建技术；
（5.3）最后将K个子孔径的测绘图像作为低分辨率图像，在超分辨率图像重建模块中使用超分辨率图像重建技术将K个低分辨率图像融合成一个高分辨率图像，得到该测绘带的高分辨图像。
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