多波束声呐水柱图像中气泡羽状流目标探测研究进展

孟俊霞，严俊

（1.安徽建筑大学 土木工程学院，安徽 合肥 230601；2.安徽大学 资源与环境工程学院，安徽 合肥 230601）

海底可燃冰是人类新能源的重要组成部分，如何探测并发现海洋中的可燃冰是目前的研究热点，对于国家和人类可持续发展都具有重要的意义。当海底固态的可燃冰发生渗漏时，会挥发成甲烷气体，形成从海底向上溢出的气泡羽状流，如何准确探测到这些气泡羽状流成为发现海底可燃冰的重要途径之一。同时，对于已经确定的可燃冰渗漏区域进行渗漏气泡羽状流监测也是海洋调查的重要内容。声学探测法是目前最为常见和有效的水下探测手段，通过声呐设备记录的回波强度数据可以直接获取声呐水柱图像，进而实现对海底渗漏气泡羽状流的直接观测。然而由于存在声呐水柱图像中噪声较为复杂、气泡羽状流目标识别效率低以及难以准确分割的问题，如何高效和准确地识别与分割声呐水柱图像中的气泡羽状流目标，成为目前重要且亟待解决的问题。

声呐水柱图像目前主要通过单波束和多波束声呐来获得，进而对海底的气泡羽状流进行探测。单波束声呐虽然具有价格低廉、安装简单、便携性强的优势，但是由于单波束每次发射波束只能获取到正下方的水柱回波情况，因而探测区域极为有限，目前主要适用于浅水区域以及已经探明气泡羽状流位置的海域。而多波束声呐由于一次发射可以获取多个波束的回波信息，从而可以形成一个扇面的水柱图像，具有更广的覆盖范围以及更多的可视区域，更加适合中深水域和大面积水域测量，尤其在海底可燃冰渗漏的调查与监测中应用更为广泛。……