摘 要

多频谱声学成像技术是一个热门研究课题，通过所测物体的振幅和相位，将所测物体的形状和特征信息显示出来，是现有声学图像处理方法中比较热门的一种，这种成像方法在很多领域都得到了重要应用。如在物体三维成像与识别，机器人探测等。本文将在以下几个方面内容进行研究。

1. 声学成像，光学成像的前景优缺点和应用领域，现有的图像处理方法等。
2. 对自组织神经网络som进行了概述，在后面的相位振幅处理中，som可以用来提取图像特征信息。
3. 对比了传统图像分割和基于som的图像分割，并对它们进行了介绍。
4. 运用matlab对采集好的振幅和相位进行处理，通过参考文献中的方法，实现运用采集好的不同频率下的振幅和相位实现成像，形成了一个比较直观的图像。
5. 对多频谱声学图像处理技术的展望

关键词：多频谱声学成像 图像处理 自组织神经网络

Abstract

Currently, multi-frequency acoustic imaging technology is a hot topic for all researchers. By using the measured the amplitude and phase of the object to show its shape and feature is a popular way to process the acoustic image in the existing methods. It is an important method having been applied in many fields. As in three-dimensional imaging and recognition, robotics detect objects and so on. This paper will conduct research in the following aspects.

(1) The advantages and disadvantages of acoustic and optical imaging, the application fields, the existing image processing methods, etc.

(2) The summarization of self-organizing neural network (SOM), which could be used in the subsequent amplitude and phase processing of images to extract the characteristic information.

(3) The comparison between the traditional image segmentation and image segmentation based on SOM, as well as their introduction.

(4) The use of MATLAB to deal with the collected amplitude and phase. Realize the use of collected amplitude and phase to make images and form a more intuitive image by referring to method in literature.

(5) The prospect of multi spectral acoustic image processing technology.

Keywords:multi-spectral acoustic imaging; image processing; self-organizing neural network

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究目的及意义 1

1.3国内外研究现状 1

1.4研究内容以及方法 2

1.4.1研究内容 2

1.4.2研究方法 2

第2章 自组织神经网络 3

2.1 自组织竞争神经网络 3

2.2 自组织特征神经网络som 4

2.3 基于多频谱声学的csom 5

第3章 图像处理技术 6

3.1 数字图像处理技术 6

3.2 处理目的 6

3.3 处理方法 6

第4章 基于自组织映射的图像分割方法 9

4.1 传统图像分割方法 9

4.2 基于自组织映射som的图像分割方法 9

第5章 基于csom的成像方法研究 10

5.1 MATLAB 10

5.1.1 MATLAB综述 10

5.1.2 MATLAB优势 10

5.2 采集数据 11

5.3 处理流程 12

5.4 实验结果分析 16

第6章 结论与展望 17

6.1结论 17

6.2展望 17

致 谢 18

参考文献 19

附 录 20

第1章 绪论

1.1研究背景

随着现代科学技术的快速发展，光学成像技术在人类探索和发现未知世界奥秘的活动中扮演重要的角色。大到宇宙，小到分子，看的更远，更细，更清楚是人们不断追求的目标。多频谱光学成像技术在农业，军事，医学等领域得到了重要应用，而随着声学的不断发展，融合了谱分析，声学，图像分析等技术的多频谱声学成像技术也应用越来越广泛，成为了许多研究者的热门课题。声学成像涉及众多学科，包括物理学、力学、电学、生物学和化学等。成像是获取和记录信息的过程，获取信息的手段也是多种多样的，如可见光，X射线，γ射线，电子束，微波和声波等，于是产生了多种成像手段。在这些成像手段中，声波像X射线一样具有穿透不透明介质的能力。机械振动产生声波并在介质中传播，从而可以对其内部结构成像。与其他成像形式相比，声波没有辐射危害是安全的。这也是多频谱声学图像处理技术成为热门课题的原因之一^[1]。

1.2研究目的及意义

本次毕业设计是为了查阅大量与多频谱光学，声学学成像相关的文献，分析目前多频谱声学成像的发展现状和存在的问题，对比多频谱光学成像技术，展示它的优点。运用matlab进行仿真模拟，实现一种多频谱声学图像的处理方法，为自己在图像处理领域初步积累经验，并为今后进一步研究打下良好基础。

1.3国内外研究现状

多频谱光学成像技术涵盖了包括红外成像技术，红外隐身技术，激光隐身技术等，红外成像的作用距离十分的远,而且它的抗干扰性好并且具备较强的穿透烟尘雾霾能力^[2]，因为它的全天候全天时工作特点，使得红外成像在军用和民用领域应用极为广泛。 在军事上，红外成像可以对军事目标的搜索、观瞄、侦察、探测、识别与跟踪；对远距离、中距离、近距离军事目标的监视告警、预警和跟踪等；红外成像的精确制导；武器平台的驾驶、导航；探测隐身武器系统、进行光电对抗等。 在民用领域，工业、遥感、医学、消费电子、测试计量和科学研究等许多方面也得到广泛的应用。但由于X光，紫外线等对人体的辐射，所以人们需要一种安全无辐射的图像技术，而声学具备了这个特点。

声学随着不断地研究，在人们生活中的的应用越来越广泛，目前声学成像系统可以分为三种主要类型：脉冲——回波型，相位——幅度型和幅度——映射型。脉冲——回波型系统的实例包括医学成像，无损评估中的B型扫描和C型扫描系统，地球物理探测和地震学中的线阵列系统，以及水声中的声呐系统等；声全息术是相位——幅度型系统的实例；而幅度映射型系统的一个典型实例是用于无损评估，故障分析，材料研究和生物医学成像中的声学显微镜。