1.一种基于前视声呐的海底管道检测定位方法,所述方法包括:前视声呐装置发射信号,并接收经海底管道反射后的信号;对前视声呐装置接收的信号进行多个波束形成处理,得到多波束的波束域数据;对波束域数据进行动态门限检测,得到检测结果;根据检测结果,对波束域数据进行二值化处理,得到二值化图像;对二值化图像进行霍夫变换,并在变换域进行过阈值检测,再进行管道线段提取,得到矩形声图;将矩形声图转化为扇形显示,从而检测出管道并对管道定位;所述根据检测结果,对波束域数据进行二值化处理,得到二值化图像;具体包括:对于过门限的K个采样点,将对应的波束域位置处数值赋值为1,没有过门限的采样点,对应的波束域位置处数值赋值为0,得到二值化图像B。
2.根据权利要求1所述的基于前视声呐的海底管道检测定位方法,其特征在于,所述方法还包括根据海底管道检测的技术指标需求,设计前视声呐装置的步骤;具体包括:根据探测管道的尺寸,设定前视声呐的角度覆盖范围为0°至90°,发射换能器基阵采用弧形阵列,接收换能器基阵采用均匀直线阵列,根据下式确定接收换能器基阵的长度D为:式中,B w 为波束宽度,单位为度数,λ为波长,并设定接收换能器阵列为均匀阵列;接收换能器基阵阵元个数为M,相邻阵元间距为d,满足下式:D=Md。
3.根据权利要求1所述的基于前视声呐的海底管道检测定位方法,其特征在于,所述对前视声呐装置接收的信号进行多个波束形成处理,得到多波束的波束域数据;具体包括:对前视声呐信号X(t)进行多个波束形成处理,第i个波束的加权矢量为W i ,根据下式得到第i个波束的波束形成Y(θ i ,t)为:Y(θ i ,t)=W i H X(t)式中,i=1,2,3,,N,N表示波束总数,t表示时间域,H表示转置共轭;由N个波束形成得到波束域数据。
4.根据权利要求3所述的基于前视声呐的海底管道检测定位方法,其特征在于,所述对波束域数据进行动态门限检测,得到检测结果;具体包括:对波束域数据的N个波束进行均匀划分,划分为n个区域,求解出第j个区域的最大值P j 为:式中,max()表示求取最大值,j=1,2,3,,n,t表示时间域;对n个最大值求均值得到数值C为:将数值C乘以合系数β,得到动态检测门限T;对波束域数据进行过门限T检测,得到过门限的K个采样点。
5.根据权利要求4所述的基于前视声呐的海底管道检测定位方法,其特征在于,所述对二值化图像进行霍夫变换,并在变换域进行过阈值检测,再进行管道线段提取,得到矩形声图;具体包括:对二值化图像进行霍夫变换:ρ=θcosφ+tsinφ其中,θ和t分别表示波束域数据的角度和时刻,ρ和φ均为变换域的参数,ρ表示原点到直线的垂直距离,φ表示垂线与直角坐标系t轴的夹角,得到变换域中的第(a,b)个单元格,a=1,2,3,....,A,b=1,2,3,....,B,A表示变换域中ρ轴的细分数目,B表示变换域中φ轴的细分数目;根据直角坐标系与变换域之间的转换关系,相应增加对应数组格(ρ a ,φ b )的累加值,得到霍夫变换后的二值图像;根据下式得到门限峰值E为:E=ηmax(P)其中,η为常数,P表示霍夫变换的累加值;针对ρ-φ数据中的聚焦点,根据过门限峰值E对霍夫变换后的二值图像进行管道线段提取,得到矩形声图。
6.一种基于前视声呐的海底管道检测定位系统,其特征在于,所述系统包括:波束形成处理模块、动态门限检测模块、二值化处理模块、霍夫变换及过阈值检测模块和检测定位模块;其中,所述波束形成处理模块,用于对前视声呐装置接收的信号进行多个波束形成处理,得到多波束的波束域数据;所述前视声呐装置接收的信号为前视声呐装置发射并经海底管道反射后的信号;所述动态门限检测模块,用于对波束域数据进行动态门限检测,得到检测结果;所述二值化处理模块,用于根据检测结果,对波束域数据进行二值化处理,得到二值化图像;所述霍夫变换及过阈值检测模块,用于对二值化图像进行霍夫变换,并在变换域进行过阈值检测,再进行管道线段提取,得到矩形声图;所述检测定位模块,用于将矩形声图转化为扇形显示,从而检测出管道并对管道定位;所述二值化处理模块的处理包括:对于过门限的K个采样点,将对应的波束域位置处数值赋值为1,没有过门限的采样点,对应的波束域位置处数值赋值为0,得到二值化图像B。
7.根据权利要求6所述的基于前视声呐的海底管道检测定位系统,其特征在于,所述前视声呐装置的具体设计包括:根据探测管道的尺寸,设定前视声呐装置的角度覆盖范围为0°至90°,发射换能器基阵采用弧形阵列,接收换能器基阵采用均匀直线阵列,根据下式确定接收换能器基阵的长度D为:式中,B w 为波束宽度,单位为度数,λ为波长,并设定接收换能器阵列为均匀阵列;接收换能器基阵阵元个数为M,相邻阵元间距为d,满足下式:D=Md。