1.一种基于前视图像声呐的海底管道三维重构方法，所述方法包括：步骤1)获取海底管道的二维前视声呐图像；步骤2)初始化相关参数，所述相关参数包括反射率、高度和入射强度；步骤3)根据相关参数，采用Oren and Nayar漫反射模型计算合成图像的像素；步骤4)由合成图像的像素与二维前视声呐图像像素计算均方误差；步骤5)当均方误差大于等于预设精度阈值时，根据均方误差，采用梯度下降的方式迭代更新相关参数，并转至步骤3)；否则转至步骤6)；步骤6)获得此时的高度参数，从而完成基于前视图像声呐的海底管道三维重构；所述步骤3)具体包括：根据点(x,y)处的反射率ρ(x,y)、高度z(x,y)和入射强度I 0 (x,y)，采用Oren and Nayar漫反射模型计算合成图像在(x,y)处的像素 为：A＝1-0.5σ 2 /(σ 2 +0.33)B＝0.45σ 2 /(σ 2 +0.33)其中，参数σ表示高斯分布的标准差，用于表面粗糙度的量度；x,y,z分别表示重构物体的三维坐标；z x 表示z对x的偏导数，z y 表示z对y的偏导数。
2.根据权利要求1所述的基于前视图像声呐的海底管道三维重构方法，其特征在于，所述反射率的初值设置在0到1之间，入射强度初值设置为二维前视声呐图像的像素值，高度初值设置为声呐相对海底的高度。
3.根据权利要求1所述的基于前视图像声呐的海底管道三维重构方法，其特征在于，所述步骤4)具体包括：对于重构范围内N个点，由合成图像的像素 和声呐图像像素I(x,y)，根据下式计算均方误差E为：
4.根据权利要求3所述的基于前视图像声呐的海底管道三维重构方法，其特征在于，所述根据均方误差，采用梯度下降的方式迭代更新相关参数；具体包括：对点(x,y)处的反射率ρ(x,y)、高度z(x,y)和入射强度I 0 (x,y)根据预设的迭代步长λ，由下式得到迭代后的反射率ρ′(x,y)、高度z′(x,y)和入射强度I 0 ′(x,y)为：其中，λ在0到1之间；对具有相同方位角的点(x,y)，根据下式对I 0 ′(x,y)进行正则化处理，得到正则化处理后的入射强度I 0 ″(x,y)：I 0 ″(x,y)＝median{I 0 ′(x,y)|(x,y)∈D}其中，median表示正则化处理，D为相同方位角的点的集合；将ρ′(x,y)、z′(x,y)和I 0 ″(x,y)分别赋值给ρ(x,y)、z(x,y)和I 0 (x,y)。
5.一种基于前视图像声呐的海底管道三维重构系统，其特征在于，所述系统包括：声呐图像获取模块、初始化模块和迭代重构模块；其中，所述声呐图像获取模块，用于获取海底管道的二维前视声呐图像；所述初始化模块，用于初始化相关参数，所述相关参数包括反射率、高度和入射强度；所述迭代重构模块，用于根据相关参数，采用Oren and Nayar漫反射模型计算合成图像的像素；由合成图像的像素与二维前视声呐图像像素计算均方误差；当均方误差大于等于预设精度阈值时，根据均方误差，采用梯度下降的方式迭代更新相关参数，循环处理；直至均方误差小于预设精度阈值，获得此时的高度参数，从而完成基于前视图像声呐的海底管道三维重构；所述根据相关参数，采用Oren and Nayar漫反射模型计算合成图像的像素；具体包括：根据点(x,y)处的反射率ρ(x,y)、高度z(x,y)和入射强度I 0 (x,y)，采用Oren and Nayar漫反射模型计算合成图像在(x,y)处的像素 为：A＝1-0.5σ 2 /(σ 2 +0.33)B＝0.45σ 2 /(σ 2 +0.33)其中，参数σ表示高斯分布的标准差，用于表面粗糙度的量度；x,y,z分别表示重构物体的三维坐标；z x 表示z对x的偏导数，z y 表示z对y的偏导数。
6.根据权利要求5所述的基于前视图像声呐的海底管道三维重构系统，其特征在于，所述反射率的初值设置在0到1之间，入射强度初值设置为二维前视声呐图像的像素值，高度初值设置为声呐相对海底的高度。
7.根据权利要求5所述的基于前视图像声呐的海底管道三维重构系统，其特征在于，所述由合成图像的像素与二维前视声呐图像像素计算均方误差；具体包括：对于重构范围内N个点，由合成图像的像素 和声呐图像像素I(x,y)，根据下式计算均方误差E为：
8.根据权利要求5所述的基于前视图像声呐的海底管道三维重构系统，其特征在于，所述根据均方误差，采用梯度下降的方式迭代更新相关参数；具体包括：对点(x,y)处的反射率ρ(x,y)、高度z(x,y)和入射强度I 0 (x,y)根据预设的迭代步长λ，由下式得到迭代后的反射率ρ′(x,y)、高度z′(x,y)和入射强度I 0 ′(x,y)为：其中，λ在0到1之间；对具有相同方位角的点(x,y)，根据下式对I 0 ′(x,y)进行正则化处理，得到正则化处理后的入射强度I 0 ″(x,y)：I 0 ″(x,y)＝median{I 0 ′(x,y)|(x,y)∈D}其中，median表示正则化处理，D为相同方位角的点的集合；将ρ′(x,y)、z′(x,y)和I 0 ″(x,y)分别赋值给ρ(x,y)、z(x,y)和I 0 (x,y)。
