KR101928799B1 - Acoustic Backscatter Data Processing device of Bathymetric Sonar For material information generation - Google Patents

Acoustic Backscatter Data Processing device of Bathymetric Sonar For material information generation Download PDF

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이정민
박현탁
남궁현
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Abstract

The present invention relates to a backscattering sound pressure information processor of a bathymetric sonar to generate material information, which can classify a material of an object to be detected using backscattering sound pressure information of a bathymetric sonar and can improve resolution of acoustic image data. The backscattering sound pressure information processor of a bathymetric sonar to generate material information comprises: a bathymetric sonar unit (100) for obtaining water level information and backscattering sound pressure information; a reverse correction unit (200) for removing a device feature value; a backscattering intensity calculation unit for calculating the backscattering intensity; an incident angle response curve decomposition processing unit (400) for extracting a feature vector necessary for material classification; an incident angle response curve classification unit (500) for each material assigning a material feature information attribute code; an incident angle response normalization unit (600) for removing dependency of an incident angle; and a mosaic image generation unit (700) for generating backscattering sound pressure information and generating a backscattering mosaic image through a lattice process.

Description

재질정보 생성을 위한 측심 소나의 후방산란 음압 정보 처리 장치{Acoustic Backscatter Data Processing device of Bathymetric Sonar For material information generation} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acoustic backscatter information processing apparatus,

본 발명은 재질정보 생성을 위한 측심 소나(Bathymetric Sonar)의 후방산란 음압 정보 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 측심소나(Bathymetric Sonar)의 후방산란 음압 정보를 이용하여 탐지물의 재질을 분류하고, 음향 영상 자료의 분해능을 향상시킬 수 있는 재질정보 생성을 위한 측심 소나(Bathymetric Sonar)의 후방산란 음압 정보 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for processing backscattered sound pressure information of a bathymetric sonar for generating material information, and more particularly, to a device for classifying a material of a detection object by using backscattering sound pressure information of a bathymetric sonar, And a backscattering sound pressure information processing apparatus of a bathymetric sonar for generating material information capable of improving the resolution of acoustic image data.

측심소나(Bathymetric Sonar)는 수심 측량이 가능한 소나 시스템을 통칭하는 명칭으로서, 크게 빔 생성 방식과 위상차 방식으로 나뉜다. Bathymetric sonar is a name collectively known as a sonar system capable of water depth measurement. It is broadly classified into a beam generation method and a phase difference method.

두 가지 방식의 소나 모두 선수, 선미 방향으로는 좁고 좌현, 우현 방향으로는 넓은 송신빔을 생성하는 과정은 공통되지만, 탐지물(해저면)과 반응하고 되돌아오는 음향신호를 수신하는 방식에서 차이가 있다. Although the process of generating a wide transmission beam in both the sonar and sonar directions is narrow and the port and starboard directions are common, there is a difference in the method of receiving the sound signal in response to the detection object (sea floor) have.

측심소나가 수심을 측량하기 위해서는 기본적으로 음파의 지향각과 이동시간이 필요하다. Sounding The sonar angle and travel time are basically required to measure the water depth.

여기서, 빔생성 방식의 소나는 수진기 배열을 특정 각으로 지향하게 한 후, 음파의 이동시간을 측정하는 반면, 위상차 방식의 소나는 각 수진기 요소(elementary hydrophone)에서 측정한 음파의 이동시간으로부터 위상 차이를 이용하여 지향각을 계산한다. Here, the sonar of the beam generating method measures the moving time of the sound wave after directing the array of the sounder to a specific angle, while the sonar of the phase difference method calculates the phase difference from the moving time of the sound wave measured by each elementary hydrophone To calculate the orientation angle.

빔생성 방식의 소나는 일반적으로 다중빔 음향시스템(MBES; Multibeam Echosouner System)이라 불리며, 위상차 방식의 소나는 Interferometric Sonar, PMBS(Phase Measuring Bathymetric Sonar) 혹은 PDBS(Phase Differencing Bathymetric Sonar)라 불린다. The beam generation sonar is generally called a multibeam echosounder system (MBES), and the phase difference sonar is called an interferometric sonar, a phase measuring bathymetric sonar (PMBS), or a phase differencing bathymetric sonar (PDBS).

본 발명의 대상 장비는 음향 신호를 수신하는 방식과 상관없이 모든 측심소나를 의미한다.The target equipment of the present invention refers to all sounders regardless of the manner of receiving sound signals.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 측심소나 자료 처리장치는 음향발생기(10), 음향수신기(20), 실시간현장시스템보정부(30), 후처리부(40)를 포함하여 구성됨으로써, 정밀수심자료와 후방산란자료를 획득할 수 있게 된다.1, a conventional sounding center or data processing apparatus includes a sound generator 10, an acoustic receiver 20, a real-time on-site system correction unit 30, and a post-processing unit 40, Data and back scattering data can be obtained.

도 2는 상기와 같은 자료 처리장치에서 획득한 정밀수심자료를 이용하여 제작된 해저지형 자료와 후방산란자료의 모자이크를 통해 생성된 음향 영상 자료를 나타낸다.FIG. 2 shows acoustic image data generated through a mosaic of an undersea topography data and a backscattering data produced using the precise depth data obtained by the data processing apparatus.

그 중 상기한 후방산란 음압 정보는 탐지물의 재질 특성(탐지물의 표면 거칠기나 구성 물질의 조직 특성 등)을 반영하기 때문에 모자이크를 통해 음향 영상 자료를 생성하거나 재질 분류에 사용될 수 있다. The backscattered sound pressure information described above reflects the material properties of the detected material (such as the surface roughness of the detected object and the texture characteristics of the constituent material), so that it can be used to generate acoustic image data or to classify the material through the mosaic.

하지만, 소나의 제조사나 모델별로 고유의 현장 시스템 보정을 수행하기 때문에 동일 매질임에도 불구하고, 소나 장비에 따라 다른 속성의 후방산란 음압 정보를 가지는 문제점이 발생하였다.However, because the manufacturer or model of the sonar performs a unique on-site system calibration, the backscattered sound pressure information of different properties depending on the sonar device is generated despite the same medium.

또한, 기존 자료처리 장치는 단순히 음향 영상 자료만을 제공을 목적으로 하고 있어 탐지물의 재질 정보를 제공(생성)할 수 없는 단점이 있다.In addition, existing data processing apparatuses are intended to provide only acoustic image data, and thus can not provide (generate) the material information of the detection object.

따라서, 본 발명에서는 측심소나(Bathymetric Sonar)의 후방산란 음압 정보를 이용하여 탐지물의 재질을 분류하고, 음향 영상 자료의 분해능을 향상시킬 수 있는 재질정보 생성을 위한 측심 소나(Bathymetric Sonar)의 후방산란 음압 정보 처리 장치를 제안하게 된 것이다.Therefore, in the present invention, the material of the detection object is classified using the backscattering sound pressure information of the bathymetric sonar, and the back scattering of the bathymetric sonar for generating the material information capable of improving the resolution of the acoustic image data A sound pressure information processing apparatus is proposed.

대한민국공개특허번호 제10-2018-0053091호Korean Patent Publication No. 10-2018-0053091

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art,

본 발명의 목적은 측심소나(Bathymetric Sonar)의 후방산란 음압 정보를 이용하여 탐지물의 재질을 분류하고, 음향 영상 자료의 분해능을 향상시킬 수 있는 재질정보 생성을 위한 측심 소나(Bathymetric Sonar)의 후방산란 음압 정보 처리 장치를 제공하고자 한다.The object of the present invention is to classify the material of the detection object by using the backscattering sound pressure information of the sounding sonar (Bathymetric Sonar), to rearrange the material of the bathymetric sonar to generate the material information capable of improving the resolution of the acoustic image data, Sound pressure information processing apparatus.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 재질정보 생성을 위한 측심 소나(Bathymetric Sonar)의 후방산란 음압 정보 처리 장치는,According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for processing backscattered sound pressure information of a bathymetric sonar for generating material information according to an embodiment of the present invention,

수신되는 음향 신호의 지향각과 이동 시간을 이용하여 수심 정보, 후방산란 음압 정보를 획득하기 위한 측심소나부(100)와,A sounding sonar unit 100 for acquiring depth information and back scattering sound pressure information by using a direction angle and a moving time of the received sound signal,

상기 측심소나부에서 획득된 후방산란 음압 정보가 취득장치에 상관없이 동일 매질에서 동일한 후방산란 음압 정보를 제공하도록 장치 특성치를 제거하기 위한 역보정부(200)와,A backpropagation unit 200 for removing device characteristics such that the backscattering sound pressure information obtained from the sounding center provides the same backscattering sound pressure information in the same medium irrespective of the obtaining apparatus,

상기 역보정부를 통해 역보정된 초기 자료를 획득하여 후방산란 강도를 계산하기 위한 후방산란강도계산부(300)와,A backscattering intensity calculation unit 300 for obtaining backscattered initial data through the inverse correction unit and calculating backscattering intensity,

상기 계산된 후방산란 강도를 획득하여 탐지물의 입사각 응답 패턴의 특징을 이용하여 입사각 응답 곡선을 분해한 후, 재질 분류에 필요한 특징 벡터를 추출하기 위한 입사각응답곡선분해처리부(400)와,An incident angle response curve decomposition processor 400 for obtaining the calculated backscattering intensity, decomposing the incident angle response curve using the characteristic of the incident angle response pattern of the detected object, and extracting a feature vector necessary for classifying the material,

상기 입사각응답곡선분해처리부에 의해 산출된 특징 벡터 간의 군집 분석을 수행하여 유사한 패턴을 갖는 응답 곡선을 분류하고, 그룹화하여 재질 특성 정보 속성 코드를 부여하는 재질별입사각응답곡선분류부(500)와,An incident angle response curve classifying unit 500 for classifying the response curves having similar patterns by group analysis between feature vectors calculated by the incident angle response curve decomposing unit and grouping and assigning material characteristic information attribute codes to the materials,

재질 특성 정보 속성 코드로부터 대표 입사각 응답 곡선 함수를 선택하여 입사각 의존성을 제거하기 위한 입사각반응정규화부(600)와,An incident angle response normalization unit 600 for selecting a representative incident angle response curve function from the material property information property code to remove the incident angle dependency,

입사각반응정규화부에 의해 처리된 후방산란 강도와 위치 정보를 이용하여 후방산란 음압 정보를 생성하고, 격자화 과정을 통해 후방산란 모자이크 이미지를 생성하기 위한 모자이크이미지생성부(700)를 포함하여 구성됨으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.And a mosaic image generating unit 700 for generating back scattering sound pressure information using the back scattering intensity and position information processed by the incident angle response normalizing unit and generating a back scattered mosaic image through a latticing process , Thereby solving the problems of the present invention.

본 발명에 따른 재질정보 생성을 위한 측심 소나의 후방산란 음압 정보 처리 장치는,The backscattering sound pressure information processing apparatus of a sounding sonar for generating material information according to the present invention comprises:

측심소나(Bathymetric Sonar)의 후방산란 음압 정보를 이용하여 탐지물의 재질을 분류하고, 음향 영상 자료의 분해능을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.The backscattered sound pressure data of the bathymetric sonar are used to classify the material of the detection object and improve the resolution of the acoustic image data.

도 1은 종래의 측심소나 자료 처리장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 종래의 측심소나 자료 처리장치에서 정밀수심자료를 이용하여 제작된 해저지형 자료와 후방산란자료의 모자이크를 통해 생성된 음향 영상 자료를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 재질정보 생성을 위한 측심 소나의 후방산란 음압 정보 처리 장치의 전체 블록도이다.
도 4는 종래 측심소나의 후방산란 자료 현장 시스템 보정 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 재질정보 생성을 위한 측심 소나의 후방산란 음압 정보 처리 장치의 재질별 입사각 응답곡선 모델의 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 재질정보 생성을 위한 측심 소나의 후방산란 음압 정보 처리 장치의 Silt, Medium Sand 그리고 Sandy Gravel 재질이 복합적으로 분포하는 환경에서 나타날 수 있는 입사각 응답곡선 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 재질정보 생성을 위한 측심 소나의 후방산란 음압 정보 처리 장치의 재질별입사각응답곡선분류부(500)의 세부 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 재질정보 생성을 위한 측심 소나의 후방산란 음압 정보 처리 장치의 입사각 반응 정규화 과정을 나타낸 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 재질정보 생성을 위한 측심 소나의 후방산란 음압 정보 처리 장치의 해저면 재질 특성 정보 분포도를 나타낸 예시도이다.1 is a block diagram showing a conventional sounding center or data processing apparatus.
FIG. 2 is an exemplary view showing acoustic image data generated by mosaic of the back ground scattering data and the undersea topography data made using the precise water depth data in the conventional sounding center or data processing device.
3 is an overall block diagram of an apparatus for processing backscattered sound pressure information of a sounding center for generating material information according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an illustration of calibration of the backscattering data field system of conventional sounding cores.
FIG. 5 is an exemplary view illustrating an incident angle response curve model of material of the backscattering sound pressure information processing apparatus for generating material information according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 6 is a diagram illustrating an incident angle response curve that can be exhibited in an environment in which a Silt, a medium sand, and a Sandy Gravel material of a backscattered sound pressure information processing apparatus for generating sound information for generating material information according to an embodiment of the present invention are distributed in a complex manner .
FIG. 7 is a detailed block diagram of an incident angle response curve classifying unit 500 according to a material of the backscattering sound pressure information processing apparatus for generating material information according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view illustrating an incident angle response normalization process of the backscattering sound pressure information processing apparatus of a sounding sonar for generating material information according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a distribution chart of material properties of the bottom surface of a backscattering sound pressure information processing apparatus for generating sound information according to an embodiment of the present invention. FIG.

본 발명의 실시예에 따른 재질정보 생성을 위한 측심 소나(Bathymetric Sonar)의 후방산란 음압 정보 처리 장치는,A backscattering sound pressure information processing apparatus of a bathymetric sonar for generating material information according to an embodiment of the present invention includes:

수신되는 음향 신호의 지향각과 이동 시간을 이용하여 수심 정보, 후방산란 음압 정보를 획득하기 위한 측심소나부(100)와,A sounding sonar unit 100 for acquiring depth information and back scattering sound pressure information by using a direction angle and a moving time of the received sound signal,

상기 측심소나부에서 획득된 후방산란 음압 정보가 취득장치에 상관없이 동일 매질에서 동일한 후방산란 음압 정보를 제공하도록 장치 특성치를 제거하기 위한 역보정부(200)와,A backpropagation unit 200 for removing device characteristics such that the backscattering sound pressure information obtained from the sounding center provides the same backscattering sound pressure information in the same medium irrespective of the obtaining apparatus,

상기 역보정부를 통해 역보정된 초기 자료를 획득하여 후방산란 강도를 계산하기 위한 후방산란강도계산부(300)와,A backscattering intensity calculation unit 300 for obtaining backscattered initial data through the inverse correction unit and calculating backscattering intensity,

상기 계산된 후방산란 강도를 획득하여 탐지물의 입사각 응답 패턴의 특징을 이용하여 입사각 응답 곡선을 분해한 후, 재질 분류에 필요한 특징 벡터를 추출하기 위한 입사각응답곡선분해처리부(400)와,An incident angle response curve decomposition processor 400 for obtaining the calculated backscattering intensity, decomposing the incident angle response curve using the characteristic of the incident angle response pattern of the detected object, and extracting a feature vector necessary for classifying the material,

상기 입사각응답곡선분해처리부에 의해 산출된 특징 벡터 간의 군집 분석을 수행하여 유사한 패턴을 갖는 응답 곡선을 분류하고, 그룹화하여 재질 특성 정보 속성 코드를 부여하는 재질별입사각응답곡선분류부(500)와,An incident angle response curve classifying unit 500 for classifying the response curves having similar patterns by group analysis between feature vectors calculated by the incident angle response curve decomposing unit and grouping and assigning material characteristic information attribute codes to the materials,

재질 특성 정보 속성 코드로부터 대표 입사각 응답 곡선 함수를 선택하여 입사각 의존성을 제거하기 위한 입사각반응정규화부(600)와,An incident angle response normalization unit 600 for selecting a representative incident angle response curve function from the material property information property code to remove the incident angle dependency,

입사각반응정규화부에 의해 처리된 후방산란 강도와 위치 정보를 이용하여 후방산란 음압 정보를 생성하고, 격자화 과정을 통해 후방산란 모자이크 이미지를 생성하기 위한 모자이크이미지생성부(700)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.And a mosaic image generating unit 700 for generating back scattering sound pressure information using the back scattering intensity and position information processed by the incident angle response normalizing unit and generating a back scattered mosaic image through a lattice process .

이때, 상기 모자이크이미지생성부(700)를 통해,At this time, through the mosaic image generating unit 700,

재질 정보를 가진 음향 영상 자료를 획득할 수 있는 것을 특징으로 한다.It is possible to acquire acoustic image data having material information.

이때, 상기 재질별입사각응답곡선분류부(500)와 입사각반응정규화부(600) 및 모자이크이미지생성부(700)를 통해,At this time, through the incident angle response curve classifying unit 500, the incident angle response normalizing unit 600, and the mosaic image generating unit 700,

x, y, 후방산란 강도, 재질 특성 정보의 후방산란 음압 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.x, y, backscattering intensity, and backscattering sound pressure information of material property information.

이하, 본 발명에 의한 재질정보 생성을 위한 측심 소나(Bathymetric Sonar)의 후방산란 음압 정보 처리 장치의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a backscattering sound pressure information processing apparatus of a bathymetric sonar for generating material information according to the present invention will be described in detail.

일반적으로 측심소나의 자료처리 장치는 크게 정밀수심자료처리 장치와 후방산란자료처리 장치로 나뉜다. In general, the data processing device of the sounding sonar is divided into a precision water depth data processing device and a back scattering data processing device.

상기 정밀수심자료처리 장치로부터 얻어지는 수심자료는 해저지형자료 생성에 이용되고, 후방산란자료처리 장치로부터 얻어지는 후방산란 음압 정보는 모자이크를 통해 후방산란 음향영상 자료 제작에 사용된다.The depth data obtained from the precise water depth data processing apparatus is used for generating the undersurface topographic data, and the backscattering sound pressure information obtained from the backscattering data processing apparatus is used for producing the backscattering acoustic image data through the mosaic.

상기 2가지 자료처리 장치 중 기존 후방산란자료처리 장치는 음향영상자료 제작에 oriented 되어 있다.Among the two data processing devices, the existing backscattering data processing device is oriented to the production of acoustic image data.

이때, 본 발명의 기술은 후방산란 자료처리를 통해 재질정보를 생산하고, 음향영상자료의 분해능을 향상시키는데 주 목적으로 두고 있다.At this time, the main object of the present invention is to produce material information through back scattering data processing and improve resolution of acoustic image data.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 재질정보 생성을 위한 측심 소나의 후방산란 음압 정보 처리 장치의 전체 블록도이다.3 is an overall block diagram of an apparatus for processing backscattered sound pressure information of a sounding center for generating material information according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 재질정보 생성을 위한 측심 소나의 후방산란 음압 정보 처리 장치는, 크게 측심소나부(100)와, 역보정부(200)와, 후방산란강도계산부(300)와, 입사각응답곡선분해처리부(400)와, 재질별입사각응답곡선분류부(500)와, 입사각반응정규화부(600)와, 모자이크이미지생성부(700)를 포함하여 구성된다.3, the backscattering sound pressure information processing device of the sounding sonar for producing the material information of the present invention mainly includes an sounding center part 100, a backward direction determining part 200, a backward scattering intensity calculating part 300 An incident angle response curve decomposition processing unit 400, an incident angle response curve classifying unit 500 for each material, an incident angle response normalizing unit 600, and a mosaic image generating unit 700.

구체적으로 설명하자면, 상기 측심소나부(100)는 수신되는 음향 신호의 지향각과 이동 시간을 이용하여 수심 정보, 후방산란 음압 정보를 획득하게 된다.Specifically, the sound channel sonar 100 acquires depth information and back scatter sound pressure information using the orientation angle and the movement time of the received sound signal.

상기한 측심소나부(Bathymetric Sonar)는 선수·미 방향으로는 좁고, 좌·우현 방향으로는 넓은 송신빔을 제공한다.The bathymetric sonar provides a narrow transmission beam in the fore and aft directions and a wide transmission beam in the left and right directions.

소위, 스와스(swath)를 생성하고, 이들이 탐지물(해저면)과 반응하고 후방산란되어 되돌아오는 음향 신호를 분할하여 수신한다. Called so-called swath, and receives and divides the acoustic signals which are returned after they are reacted with the detection object (underside surface) and are scattered backward.

이때, 수신되는 음향신호의 지향각과 이동시간을 이용하여 수심정보를 생산하고 후방산란 음압 정보와 함께 기록하는 것이다.At this time, the depth information is produced by using the orientation angle and the movement time of the received sound signal and recorded together with the backscattering sound pressure information.

상기한 후방산란 음압 정보는 탐지물의 재질 특성(탐지물의 표면 거칠기나 구성 물질의 조직 특성 등)을 반영하기 때문에 모자이크를 통해 음향 영상자료를 생성하거나 재질 분류에 사용될 수 있다.  Since the backscattering sound pressure information described above reflects the material properties of the detected material (such as the surface roughness of the detected object and the texture characteristic of the constituent material), it can be used for generating acoustic image data or for classifying the material through mosaic.

하지만, 종래 기술은 소나의 제조사나 모델별로 고유의 현장 시스템 보정을 수행하기 때문에 동일 매질임에도 불구하고 소나 장비에 따라 다른 속성의 후방산란 음압 정보를 가지게 된다.However, since the conventional art performs unique site system correction for each manufacturer or model of the sonar, the backscattering sound pressure information of different properties depending on the sonar apparatus is obtained despite the same medium.

따라서, 측심소나부로부터 취득되는 후방산란 음압 정보를 이용하여 탐지물(해저면)의 재질 분류를 수행하기 위해서는 가장 먼저 현장 시스템 보정 사항들을 제거하여 순수하게 탐지물(해저면)에서 발생한 후방산란 강도를 계산해야 한다.Therefore, in order to classify the material of the detection (bottom surface) using the backscattering sound pressure information obtained from the sounding part of the sound source, first of all, it is necessary to remove the site system correction items and to obtain the backscattering intensity .

여기서, 후방산란 강도는 음원의 파장(주파수), 탐지물(해저면)의 재질 특성 그리고 음파의 입사각에 대한 함수로 나타낼 수 있다. Here, the backscattering intensity can be expressed as a function of the wavelength (frequency) of the sound source, the material characteristics of the detection object (sea floor), and the incident angle of sound waves.

다시 말해, 동일한 재질이라 할지라도 음파의 입사각에 따라 후방산란 강도가 달라질 수 있다. In other words, even with the same material, the backscattering intensity can vary with the angle of incidence of the sound waves.

이와 같은 현상을 입사각 의존성(angular dependency) 혹은 입사각 반응(angular response)이라 한다. This phenomenon is called angular dependency or angular response.

후방산란 강도로부터 입사각 의존성을 제거한다면, 특정 주파수 음원에 대한 탐지물의 재질 특성 정보를 얻을 수 있다.By removing the incident angle dependence from the backscattering intensity, material property information of the detected material for a specific frequency source can be obtained.

그리고, 상기 역보정부(200)는 상기 측심소나부에서 획득된 후방산란 음압 정보가 취득장치에 상관없이 동일 매질에서 동일한 후방산란 음압 정보를 제공하도록 장치 특성치를 제거하는 역 보정을 실시하게 된다.The backpropagating unit 200 performs inverse correction to remove the device characteristic value so that the back scattering sound pressure information obtained from the sounding center or the sounding unit provides the same back scattering sound pressure information in the same medium irrespective of the obtaining apparatus.

대부분의 소나는 후방산란 음압 정보를 이용하여 식별력이 좋은 음향 영상 자료를 생성할 수 있도록 현장에서 시스템 보정이 적용되어 기록된다.Most sonar systems are calibrated in the field to produce sound image data with good discrimination using backscattered sound pressure information.

하지만, 현장 시스템 보정은 소나 제조사나 모델에 따라 다른 보정이 수행되기 때문에 시스템별로 다른 속성을 갖는 후방산란 음압 정보를 생산한다. However, the field system correction produces backscattering sound pressure information with different properties for each system since different corrections are performed depending on the sonar maker or model.

뿐만 아니라, 현장 시스템 보정의 정확성이 떨어지기 때문에, 후방산란 음압 정보의 정량적 분석을 위해서는 현장 시스템 보정을 제거하고, 후처리 과정에서 정확한 보정을 수행해야 한다. In addition, since the accuracy of on-site system calibration is degraded, it is necessary to remove the on-site system calibration and perform accurate calibration in the post-process for quantitative analysis of backscattering sound pressure information.

따라서, 본 발명에서는 이를 해결하기 위하여 역보정부(200)를 구성하게 된 것이다.Therefore, in the present invention, a backpropagation unit 200 is configured to solve this problem.

한편, 소나 자료취득 과정에서 수행되는 대표적인 현장 시스템 보정은 도 4와 같으며, 시스템마다 적용되는 항목은 다를 수 있다.On the other hand, typical site system correction performed in the sonar data acquisition process is as shown in FIG. 4, and items applied to each system may be different.

도 4의 EL은 수신되는 음향준위, SL은 송신되는 음원준위, DIT 는 송신빔 방향성 패턴(transmitter directivity pattern), TL은 전송손실, BA는 후방산란 면적, BS는 후방산란 강도, DIR 은 수신빔 방향성 패턴(receiver directivity pattern), HS는 수진기 감도(hydrophone sensitivity), GR 은 음향수신기 이득, A/D는 아날로그-디지털 변환를 의미한다.EL in Fig. 4 is the acoustic level to be received, SL is the sound source level to be transmitted, DI T BS is the backward scattering intensity, DI R is the receiver directivity pattern, HS is the hydrophone sensitivity, and T is the transmission directivity pattern, TL is the transmission loss, BA is the back scattering area, G R Is the acoustic receiver gain, and A / D is the analog-to-digital conversion.

현장 시스템 보정을 설명하자면, 첫째, 이득 조절(Gain Control)은 자료 취득 시, A/D(analog-digital conversion) 단계 전후로 다양한 이득 조절을 수행한다.To explain the field system calibration, first, Gain Control performs various gain control before and after data acquisition, analog-digital conversion (A / D) step.

일반적으로 A/D 이전에 실시간으로 정적 이득(static gain)과 시간 가변 이득(TVG; time-varying gain)을 수행한다. Generally, static gain and time-varying gain (TVG) are performed in real time before A / D.

이는 음파의 이동거리에 따라 감쇠되는 에너지 손실(전송손실)을 보상하기 위해 이루어진다. This is done to compensate for the energy loss (transmission loss) attenuated by the travel distance of the sound wave.

이와 같은 전송 손실은 거리에 관한 함수로 정의되지만, TVG는 시간에 관한 함수로 구현되어 있어 실제 신호 감쇠를 정확하게 나타내는데 한계를 지니고 있다.Although such transmission loss is defined as a function of distance, TVG is implemented as a function of time, which has a limitation in accurately indicating actual signal attenuation.

그리고, 모델에 따라 TVG 대신 AGC (automatic gain control)를 수행하는 경우도 있다.In some cases, AGC (automatic gain control) is performed instead of TVG according to the model.

A/D 이후에는 시스템에 따라 산란면적(insonified area)나 입사각 의존성에 관한 물리적 현상을 보상하기 위해 목표물까지의 거리(range)나 수심(depth)에 따라 부수적인 이득 조절이 이루어지는 경우도 있다.After A / D, additional gain control may be performed depending on the range or depth to the target in order to compensate the physical phenomenon of the insonified area or the incident angle dependency depending on the system.

둘째, 음원준위(SL; Source Level) 및 빔 패턴 보정을 실시한다.Second, the source level (SL) and the beam pattern correction are performed.

대부분의 소나는 자료 취득 소프트웨어에서 음원준위(Source Level)의 설정이 가능하다. Most sonar can set the source level in data acquisition software.

음원준위의 변경은 수신 음향 신호 세기에 오프셋을 야기하게 된다. A change in the sound source level causes an offset in the received acoustic signal strength.

일부 시스템은 이를 자동으로 보정하는 경우도 있다. Some systems may automatically compensate for this.

측심소나는 방향에 따른 송신빔의 음향 에너지 크기 차이나 수진기(hydrophone)의 수신감도 차이에 따른 빔 패턴이 발생할 수 있다. A beam pattern may be generated according to the difference in acoustic energy size of the transmission beam along the direction of the sounding center or the reception sensitivity of the hydrophone.

일부 시스템은 이와 같은 빔패턴을 현장 시스템 보정으로 통해 보상하기도 한다. Some systems also compensate for such beam patterns through field system calibration.

그리고, 후방산란강도계산부(300)는 상기 역보정부를 통해 역보정된 초기 자료를 획득하여 후방산란 강도를 계산하게 된다.The backscattering intensity calculator 300 calculates the backscattering intensity by obtaining the inversely corrected initial data through the inverse corrector.

SVP(Sound Velocity Profile) 자료를 이용한 음향신호 파선 추적을 통해 음파의 이동거리 및 해저면에서의 입사각(grazing angle)을 계산한다. We calculate the moving distance of the sound wave and the grazing angle at the bottom of the sea through the sound signal dashed line trace using SVP (Sound Velocity Profile) data.

이는 후방산란 강도 계산이나 입사각 응답 곡선 분해 과정에서 사용된다.It is used in calculation of backscattering intensity and in the process of decomposing incident angle response curve.

측심소나의 후방산란 음압 정보의 정량적 분석을 위해 수신된 음향 신호 강도로부터 탐지물의 후방산란 강도를 계산한다. For quantitative analysis of backscattering sound pressure information of the sounding sonar, calculate the backscattering intensity of the detected material from the received sound signal intensity.

후방산란 강도를 계산하기 위한 자료처리 과정은 능동 소나 방정식(active sonar equation)을 기반으로 이루어진다.The data processing procedure for calculating the backscattering intensity is based on the active sonar equation.

Figure 112018074866116-pat00001
(능동 소나 방정식)
Figure 112018074866116-pat00001
(Active sonar equation)

여기서, EL은 소나에 수신되는 음향준위(Echo Level)로 데시벨(dB)로 표현된다. Here, EL is expressed in decibels (dB) as the acoustic level (echo level) received in the sonar.

SL은 음향 송신기(acoustic projector)에서 생성된 음원준위(Source Level)이며, TL은 수중에서의 음파 전송손실(Transmission Loss), NL은 소음준위(Noise Level), TS는 표적강도(Target Strength) 그리고 DI는 지향성 이득(Directivity Index)을 나타낸다.SL is a sound source level generated by an acoustic projector, TL is a sound transmission loss in the water, NL is a noise level, TS is a target intensity, DI represents the Directivity Index.

상기한 전송손실(TL)은 수주(water column)에서 발생하는 구면발산손실(spherical spreading loss)과 흡수손실(absorption loss)로 정의된다.The transmission loss TL is defined as a spherical spreading loss and an absorption loss occurring in a water column.

Figure 112018074866116-pat00002
(왕복 전송손실)
Figure 112018074866116-pat00002
(Round trip transmission loss)

여기서, R은 음파의 이동거리, α는 흡수계수를 나타낸다.Here, R represents the moving distance of the sound wave, and? Represents the absorption coefficient.

소음준위(NL)는 주변 잡음(해양 생물, 파쇄, 화물선 등에 의해 발생)과 소나 자체 발생 잡음 그리고 잔향(reverberation)과 같이 원치 않은 음파 등에 의해 발생되며, 일반적으로 EL에 비해 무시할 수 있을 만큼 작기 때문에 특별한 보정은 이루어지지 않는다.The noise level (NL) is caused by unwanted sound waves such as ambient noise (generated by marine life, crushing, cargo ship, etc.), sonar self-generated noise and reverberation, and is generally negligibly small No special corrections are made.

그리고, 음원준위(SL) 및 지향성 이득(DI) 보정의 경우에, 대부분의 제조사들은 프로토타입의 수조 실험에서 얻은 빔 패턴과 음원준위(SL; Source Level) 값을 제공하지만, 제조 과정에서 조금씩 차이가 발생하거나 장비의 노후화에 의한 변화가 있을 수 있다. In the case of the sound source level (SL) and directional gain (DI) correction, most manufacturers provide the beam pattern and the source level (SL) value obtained from the prototype water tank experiment. However, Or there may be a change due to aging of the equipment.

따라서, 시스템 최초 운영 시 혹은 정기적으로 calibration을 수행하여 보정해야 한다. Therefore, calibration should be performed at the initial operation of the system or periodically.

이 과정은 본 발명의 범주에서 벗어나는 영역이기 때문에 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since this process is outside the scope of the present invention, a detailed description will be omitted.

그리고, 후방산란 면적(Backscatter Area) 보정의 경우에, 표적강도(Target Strength)로부터 후방산란 강도(Backscatter Strength)를 얻어내기 위해 산란면적(insonified area) 보정이 수행되어야 한다.In the case of backscatter area correction, an insonified area correction should be performed to obtain the backscatter strength from the target strength.

Figure 112018074866116-pat00003
(후방산란 강도)
Figure 112018074866116-pat00003
(Backscattering intensity)

여기서, BS는 후방산란 강도, TS는 표적강도, BA는 후방산란 면적을 의미한다.Where BS is the backscattering intensity, TS is the target intensity, and BA is the backscattering area.

일반적으로 후방산란 면적은 다음과 같이 계산된다.Generally, the backscattering area is calculated as follows.

Figure 112018074866116-pat00004
Figure 112018074866116-pat00004

Figure 112018074866116-pat00005
Figure 112018074866116-pat00005

여기서, θx는 alongtrack beamwidth, θy는 acrosstrack beamwidth, R은 탐지물까지 거리, c는 음속도, τ는 펄스 길이,

Figure 112018074866116-pat00006
는 입사각을 의미한다.Here, θ x is alongtrack beamwidth, θ y is acrosstrack beamwidth, R is the distance to the detection object, c is the speed of sound, τ is the pulse length,
Figure 112018074866116-pat00006
Means an incident angle.

그리고, 상기 입사각응답곡선분해처리부(400)는 계산된 후방산란 강도를 획득하여 탐지물의 입사각 응답 패턴의 특징을 이용하여 입사각 응답 곡선을 분해한 후, 재질 분류에 필요한 특징 벡터를 추출하게 된다.The incident angle response curve decomposition processing unit 400 obtains the calculated backscattering intensity, decomposes the incident angle response curve using the characteristic of the incident angle response pattern of the detected object, and extracts a feature vector necessary for the material classification.

도 5에 도시한 바와 같이, 후방산란 강도는 동일한 재질이라 할지라도 해저면에서의 입사각에 따라 다른 값을 보인다. As shown in FIG. 5, the backscattering intensity shows a different value depending on the incident angle on the sea floor even though the same material is used.

이로 인해, 탐지물(해저면)의 재질에 따라 고유한 입사각 응답 패턴을 가진다.As a result, it has a unique incident angle response pattern depending on the material of the detection object (underside surface).

이때, 상기 입사각응답곡선분해처리부(400)를 통해 계산된 후방산란 강도로부터 탐지물(해저면)의 재질 특성을 추출하고 정량화하기 위해 재질별로 입사각 응답곡선 함수를 정의하여 정규화(입사각 의존성 제거)시키게 되는 것이다.At this time, in order to extract and quantify the material property of the detection object (undersurface) from the backscattering intensity calculated through the incident angle response curve decomposition processing section 400, the incident angle response curve function is defined for each material to normalize (remove incident angle dependency) .

하지만, 실제 자연환경에서는 스와스(swath) 내에 항상 동일한 재질만 분포하고 있지는 않는다. However, in the natural environment, the same material is not always distributed in the swath.

경우에 따라 다양한 재질이 패치 형태로 분포할 수가 있다. Various materials can be distributed in patch form in some cases.

따라서, 도 6에 도시한 바와 같이, 입사각 응답 패턴의 특징을 이용하여 입사각 응답곡선을 분해한 후, 재질 분류를 위해 특징 벡터(feature vector)를 추출한다.Accordingly, as shown in FIG. 6, the incident angle response curve is decomposed using the characteristic of the incident angle response pattern, and then a feature vector is extracted for material classification.

예를 들어, 구간적 비선형 회귀 분석을 통해 재질별 비선형 회귀 함수를 정의하고 해당 계수들을 특징 벡터로 추출한다.For example, a nonlinear regression function is defined for each material by a nonlinear regression analysis, and the coefficients are extracted as feature vectors.

도 6의 좌측 그림의 노란색 사각 박스는 측심소나의 우현 스와스(swath) 영역을 나타내며, 각각에 대한 입사각 응답곡선 예측 모델은 우측 그림과 같다. The yellow square box on the left-hand side of Fig. 6 represents the right-hand swath area of the sounding sonar, and the incident angle response curve prediction model for each is shown on the right.

(A)는 스와스 중앙에서 우현 외각으로 갈수록 재질이 Silt, Medium Sand 그리고 Sandy Gravel로 변화하는 환경, (B)는 Silt에서 Medium Sand로 변화하는 환경, (C)는 Silt만 존재하는 환경을 나타낸 것이다.(A) shows the environment in which the material changes from Silt to the Silt, Medium Sand, and Sandy Gravel from the center of Swarth to the outer edge of the star, (B) the environment from Silt to Medium Sand, and (C) will be.

그리고, 상기 재질별입사각응답곡선분류부(500)는 상기 입사각응답곡선분해처리부에 의해 산출된 특징 벡터 간의 군집 분석을 수행하여 유사한 패턴을 갖는 응답 곡선을 분류하고, 그룹화하는 기능을 수행하게 된다.The incident angle response curve classifying unit 500 for each material performs a cluster analysis between feature vectors calculated by the incident angle response curve decomposing unit to classify and group response curves having similar patterns.

즉, 입사각 응답곡선 분해 과정에서 산출된 특징 벡터 간의 군집분석(Cluster analysis)기법을 통해 유사한 패턴을 갖는 응답곡선을 분류하고 그룹화한다.That is, response curves with similar patterns are classified and grouped by cluster analysis method between feature vectors calculated in the process of decomposing incident angle response curve.

앞서 분류된 각 그룹의 대표 입사각 응답곡선 함수를 정의하고, 대표 입사각 응답곡선을 기반으로 재질 특성 정보 속성 값(코드)을 부여한다.The representative incident angle response curve function of each of the above-described groups is defined, and the material property information property value (code) is assigned based on the representative incident angle response curve.

구체적으로 설명하면, 도 7에 도시한 바와 같이, 재질별입사각응답곡선분류부(500)는,More specifically, as shown in FIG. 7, the incident angle response curve classifying unit 500 for each material,

입사각응답곡선분해처리부에 의해 산출된 특징 벡터를 획득하기 위한 특징벡터입력모듈(510);과A feature vector input module 510 for obtaining a feature vector calculated by the incident angle response curve decomposition unit;

상기 입력된 특징 벡터를 이용하여 군집 분석 기법을 이용하여 유사한 패턴을 갖는 응답곡선을 분류하고, 그룹화하기 위한 응답곡선그룹화모듈(520);과A response curve grouping module 520 for classifying and grouping response curves having similar patterns using a cluster analysis technique using the input feature vectors;

각 그룹의 대표 입사각 응답곡선 함수를 정의하기 위한 응답곡선함수정의모듈(530);과A response curve function defining module 530 for defining a representative incident angle response curve function of each group;

상기 대표 입사각 응답곡선을 기반으로 재질 특성 정보 속성 값을 부여하기 위한 재질정보속성값부여모듈(540);을 포함하여 구성된다.And a material information attribute value providing module 540 for assigning a material property information attribute value based on the representative incident angle response curve.

그리고, 상기 입사각반응정규화부(600)는 재질 특성 정보 속성 코드로부터 대표 입사각 응답 곡선 함수를 선택하여 입사각 의존성(angular dependency)을 제거하기 위한 기능을 수행하게 된다.The incident angle normalization unit 600 performs a function to remove the angular dependency by selecting a representative incident angle response curve function from the material property information attribute code.

도 8에 도시한 바와 같이, 입사각반응정규화부(600)는,As shown in FIG. 8, the incident angle response normalization unit 600 normalizes the incident angle,

각 재질별 대표 입사각 응답곡선에서 식별력이 가장 높은 참조각(reference angle)을 선정하기 위한 참조각선정모듈;과A reference angle selection module for selecting a reference angle having the highest discrimination power in the representative incident angle response curve for each material;

각 입사각 응답 곡선에서 참조각(reference angle)에 해당하는 참조값(reference value)을 기반으로 입사각 의존성(angular dependency)을 제거하기 위한 입사각의존성제거모듈;과An incident angle dependency elimination module for eliminating the angular dependency based on a reference value corresponding to a reference angle in each incident angle response curve;

재질별 입사각 응답곡선 분해 후 정규화를 수행하기 위한 정규화수행모듈;을 포함하여 구성된다.And a normalization performing module for performing normalization after the decomposition of the incident angle response curve for each material.

도 8을 참조하여 설명하면, (A) 도면은 각 재질별 대표 입사각 응답곡선에서 식별력이 가장 높은 참조각(reference angle)을 선정하는 예시도이며, (B) 도면은 각 입사각 응답 곡선에서 참조각(reference angle)에 해당하는 참조값(reference value)을 기반으로 입사각 의존성(angular dependency)을 제거하는 예시도이며, (C) 도면은 스와스 내에 3가지 타입의 재질이 복합적으로 구성되어 있을 경우 후방산란 강도 분포도를 나타낸 예시도이다.Referring to FIG. 8, (A) is an example of selecting a reference angle having the highest discrimination power in a representative incident angle response curve for each material, (B) angular dependency is eliminated based on a reference value corresponding to a reference angle. FIG. 4C is a view illustrating an example of removing angular dependency when the three types of materials are constructed in a swath, Fig.

이때, 정규화수행모듈에 의해 (D) 도면과 같이, 재질별 입사각 응답곡선 분해 후 정규화를 수행한 결과물이 나타나게 되는 것이다.At this time, as shown in (D), the normalization module performs the normalization after decomposing the incident angle response curve for each material.

구체적으로, 입사각 반응 정규화(angular response normalization)는 동일한 재질이지만 입사각에 따라 다른 후방산란 강도를 보이는 입사각 의존성(angular dependency)을 제거해줌으로써, 모든 입사각 구간에서 후방산란 강도가 동일한 준위(level)를 갖도록 평활화시키는 과정을 말한다. Specifically, the angular response normalization eliminates the angular dependency which is the same material but has different backscattering intensity depending on the incident angle, so that the backscattering intensity in all the incident angle sections is smoothed to have the same level .

다른 말로 입사각 의존성 보정(angular dependency correction)이라고도 한다.In other words, it is also called angular dependency correction.

Figure 112018074866116-pat00007
(입사각 반응 정규화)
Figure 112018074866116-pat00007
(Normalization of incident angle response)

여기서, θ는 해저면에서의 입사각, c는 재질별 입사각 응답곡선 분류과정에서 부여된 재질 특성정보 코드, f(θ, c)은 재질 특성 입사각 응답곡선 함수(재질별 입사각 응답곡선 분류과정에서 정의), BS(θ)은 주어진 입사각(θ)에 해당하는 후방산란 강도, f(θreference, c)는 참조값, BScorrected는 입사각 의존성이 제거된 후방산란 강도를 의미한다.In this case, θ is the angle of incidence at the sea floor, c is the material property information code given in the classification process of the incident angle response curve for each material, and f (θ, c) is the material property incident angle response curve function ), BS (θ) is the backscattering intensity corresponding to a given incident angle θ, f (θ reference , c) is the reference value, and BS corrected is the backscattering intensity with the incident angle dependence removed.

그리고, 입사각 반응 정규화를 위해서는 해당 재질의 입사각 반응 곡선 함수와 참조값(reference value)이 필요하다. In order to normalize the incident angle response, the incident angle response curve function and the reference value of the material are required.

이때, 입사각 반응 곡선 함수는 재질별 입사각 응답곡선 분류과정에서 산출되고, 참조값(reference value; f(θreference, c))은 재질별 입사각 반응 곡선들의 식별력이 가장 높은 입사각(reference angle)에서의 후방산란 강도이다. In this case, the incident angle response curve function is calculated in the process of classifying the incident angle response curve for each material, and the reference value f (θ reference , c) It is the scattering intensity.

그리고, 모자이크이미지생성부(700)는 입사각반응정규화부에 의해 처리된 후방산란 강도와 위치 정보를 이용하여 후방산란 음압 정보를 생성하고, 격자화 과정을 통해 후방산란 모자이크 이미지를 생성하게 되는 것이다.Then, the mosaic image generating unit 700 generates back scattering sound pressure information using the back scattering intensity and position information processed by the incident angle response normalizing unit, and generates a back scattered mosaic image through a lattice process.

구체적으로, 입사각반응정규화부에 의해 처리가 완료된 후방산란 강도와 위치정보를 이용하여 후방산란 음압 정보를 생성한다.Specifically, the backscattering sound pressure information is generated using the backscattering intensity and position information, which have been processed by the incident angle response normalization unit.

종래 기술의 처리 방법에 의하면 후방산란 음압정보는 (x, y, 후방산란 강도)로 표현되지만, 본 발명의 처리 방법은 (x, y, 후방산란 강도, 재질 특성 정보)의 후방산란 음압 정보를 생산하게 되는 것이다.According to the processing method of the related art, back scattering sound pressure information is represented by (x, y, rear scattering intensity), but the processing method of the present invention is not limited to the back scattering sound pressure information of (x, y, back scattering intensity, It will produce.

이때, 생성된 후방산란 음압 정보(자료)는 무작위 점 사상(point Topology)으로 산재 되어 나타나기 때문에, 일정한 단위영역으로 변환하는 격자화 과정(예를 들면, 거리 반비례 가중 평균법)을 통해 후방산란 모자이크 이미지를 생성한다.Since the generated backscattering sound pressure information (data) appears scattered as a point topology, the backscattering mosaic image (data) is obtained through a latticeization process (for example, distance inverse weighted average method) .

즉, 도 9와 같은 해저면 재질 특성 정보 분포도를 제공할 수 있게 되는 것이다.That is, it is possible to provide the distribution map of the characteristics of the bottom surface material material as shown in FIG.

예를 들어, sand, medium sand, fine sand, silt, fine silt, sandy gravel, gravel과 같은 재질들의 분포를 모자이크 이미지로 제공하게 되는 것이다.For example, the distribution of materials such as sand, medium sand, fine sand, silt, fine silt, sandy gravel, and gravel is provided as a mosaic image.

상기와 같은 구성 및 동작을 통해, 측심소나(Bathymetric Sonar)의 후방산란 음압 정보를 이용하여 탐지물의 재질을 분류하고, 음향 영상 자료의 분해능을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.Through the above-described structure and operation, it is possible to classify the material of the detection object using the backscattered sound pressure information of the bathymetric sonar, and to improve the resolution of the acoustic image data.

상기와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is to be understood, therefore, that the embodiments described above are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive.

100 : 측심소나부
200 : 역보정부
300 : 후방산란강도계산부
400 : 입사각응답곡선분해처리부
500 : 재질별입사각응답곡선분류부
600 : 입사각반응정규화부
700 : 모자이크이미지생성부100: sounding sonar
200: Backward government
300: back scattering intensity calculation unit
400: incident angle response curve decomposition processing section
500: incident angle response curve classifying unit for each material
600: incident angle response normalization unit
700: Mosaic image generating unit

Claims (3)

재질정보 생성을 위한 측심 소나(Bathymetric Sonar)의 후방산란 음압 정보 처리 장치에 있어서,
수신되는 음향 신호의 지향각과 이동 시간을 이용하여 수심 정보, 후방산란 음압 정보를 획득하기 위한 측심소나부(100)와,
상기 측심소나부에서 획득된 후방산란 음압 정보가 취득장치에 상관없이 동일 매질에서 동일한 후방산란 음압 정보를 제공하도록 장치 특성치를 제거하기 위한 역보정부(200)와,
상기 역보정부를 통해 역보정된 초기 자료를 획득하여 후방산란 강도를 계산하기 위한 후방산란강도계산부(300)와,
상기 계산된 후방산란 강도를 획득하여 탐지물의 입사각 응답 패턴의 특징을 이용하여 입사각 응답 곡선을 분해한 후, 재질 분류에 필요한 특징 벡터를 추출하기 위한 입사각응답곡선분해처리부(400)와,
상기 입사각응답곡선분해처리부에 의해 산출된 특징 벡터 간의 군집 분석을 수행하여 유사한 패턴을 갖는 응답 곡선을 분류하고, 그룹화하여 재질 특성 정보 속성 코드를 부여하는 재질별입사각응답곡선분류부(500)와,
재질 특성 정보 속성 코드로부터 대표 입사각 응답 곡선 함수를 선택하여 입사각 의존성을 제거하기 위한 입사각반응정규화부(600)와,
입사각반응정규화부에 의해 처리된 후방산란 강도와 위치 정보를 이용하여 후방산란 음압 정보를 생성하고, 격자화 과정을 통해 후방산란 모자이크 이미지를 생성하기 위한 모자이크이미지생성부(700)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 재질정보 생성을 위한 측심 소나의 후방산란 음압 정보 처리 장치.
A backscattering sound pressure information processing apparatus of a bathymetric sonar for generating material information,
A sounding sonar unit 100 for acquiring depth information and back scattering sound pressure information by using a direction angle and a moving time of the received sound signal,
A backpropagation unit 200 for removing device characteristics such that the backscattering sound pressure information obtained from the sounding center provides the same backscattering sound pressure information in the same medium irrespective of the obtaining apparatus,
A backscattering intensity calculation unit 300 for obtaining backscattered initial data through the inverse correction unit and calculating backscattering intensity,
An incident angle response curve decomposition processor 400 for obtaining the calculated backscattering intensity, decomposing the incident angle response curve using the characteristic of the incident angle response pattern of the detected object, and extracting a feature vector necessary for classifying the material,
An incident angle response curve classifying unit 500 for classifying the response curves having similar patterns by group analysis between feature vectors calculated by the incident angle response curve decomposing unit and grouping and assigning material characteristic information attribute codes to the materials,
An incident angle response normalization unit 600 for selecting a representative incident angle response curve function from the material property information property code to remove the incident angle dependency,
And a mosaic image generating unit 700 for generating back scattering sound pressure information using the back scattering intensity and position information processed by the incident angle response normalizing unit and generating a back scattered mosaic image through a lattice process Wherein the backscattering sound pressure information processing unit of the sounding sonar for generating material information is characterized by comprising:
제 1항에 있어서,
상기 모자이크이미지생성부(700)를 통해,
재질 정보를 가진 음향 영상 자료를 획득할 수 있는 것을 특징으로 하는 재질정보 생성을 위한 측심 소나의 후방산란 음압 정보 처리 장치.
The method according to claim 1,
Through the mosaic image generating unit 700,
And the acoustic image data having the material information can be obtained. The device for processing the backscattering sound pressure information of the sounding sonar for generating the material information.
제 1항에 있어서,
상기 재질별입사각응답곡선분류부(500)와 입사각반응정규화부(600) 및 모자이크이미지생성부(700)를 통해,
x, y, 후방산란 강도, 재질 특성 정보의 후방산란 음압 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 재질정보 생성을 위한 측심 소나의 후방산란 음압 정보 처리 장치.

The method according to claim 1,
The incident angle response curve classifying unit 500, the incident angle response normalizing unit 600, and the mosaic image generating unit 700,
x, y, backscattering intensity, and backscattering sound pressure information of material characteristic information are generated.

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