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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳光裕
研究生(外文):Kuang-Yu chen
論文名稱:側掃聲納影像擷取原型系統之研發
論文名稱(外文):R&D a Prototype Sidescan Sonar Data Acquisition System
指導教授:王兆璋王兆璋引用關係
指導教授(外文):Chau-Chang Wang
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:海下技術研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:62
中文關鍵詞:影像擷取側掃聲納
外文關鍵詞:sidescan
相關次數:
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本所(國立中山大學海下技術研究所)目前所使用的側掃聲納系統,其影像圖形記錄器(Graphic Recorder)是採用熱感應紙方式,逐點將側掃聲納反射回來的訊號列印出來。此種影像記錄方式在作業上相當即時方便,但資料的保存及後續的處理非常固難。雖然側掃聲納製造商也生產數位影像顯示及資料儲存等裝置,但這些設備價格上昂貴,而且這些資料大多不提供原始資料格式,造成學術應用上諸多不便。因此我們著手發展側掃聲納影像擷取系統提供符合本所學術研究上所需數位資訊。我們提供的資料格式包含側掃聲納影像、GPS資料(包括經緯度、格林威治時間)。
研究的方法與步驟為:(1)探討側掃聲納類比信號輸出特性,(2)以泛用ADC(Analog to Digital Converter)卡為介面,自行撰寫程式來擷取數位影像資料,(3)實驗室測試及實際出海測試。
目前可同時左、右各取樣點數為1024及一組GPS資料(經緯度、格林威治時間)、自動變換掃描等功能。資料可及時顯示、儲存等。


Nation Sun Yat-sen University, Institute of Under Sea Technology has sidescan equipment. The sidescan’s graphic recorder uses thermal printer to record reflection data. Although thermal printer is convenient, it is difficult to archive and analyze data. Sidescan manufacturer also provide digital display and data storage equipments, but those equipments are expensive, and does not support development tools. It is not suitable for further research and development of sidescan sonar image processing algorithm. For this reason, we develop own sidescan digital image acquisition system. The new sidescan digital image collection system can provide sidescan digital image data, GPS data (include Longitude, Latitude, and GMT).
Research methodology:
(1) Measure sidescan’s analog signal output characteristics.
(2) Develop controlling programs to collect digital image data from general purpose ADC (Analog to Digital Converter) Card.
(3) Test in Laboratory and under the sea
This sidescan equipment can display and store digital data in real time, and more functions like switch scan automatic, etc now. The digit data include right side 1024 sample points, left side 1024 sample points, GPS data (include Longitude, Latitude, and GMT).


目 錄I
圖索引III
表索引VI
中文摘要VII
英文摘要VIII
第一章 緒論1
1-1 前言1
1-2 研究背景與動機1
1-3 文獻回顧2
1-4 研究目的6
第二章 系統設備及原理7
2-1 側掃聲納原理7
2-1.1 聲納之基本原理7
2-1.2 側掃聲納持性及原理8
2-1.3 側掃聲納系統成像原理10
2-1.4 側掃聲納系統目標物大小估算11
2-2 PCL-1800ADC介面卡11
2-3 個人電腦系統12
2-4 衛星定位系統GPS13
第三章 系統設計14
3-1 系統架構15
3-2 硬體、硬體設備需求15
3-3 硬體介面及規格16
3-4 軟體規劃18
3-4.1 主程式19
3-4.2 資料擷取程式19
3-4.3 GPS衛星定位(RS232介面)程式21
3-4.4 繪圖程式22
3-4.5 換檔程式(頻率測量)23
3-4.6 影像瀏覽程式24
3-5 軟體系統安裝及操作24
3-5.1 程式安裝及設定24
3-5.2 程式操作25
第四章 實驗26
4-1 發展中測試平台26
4-2 實驗室水槽中測試及校正26
4-3 實海域測試結果27
第五章 結 論32
5-1 討論32
5-1.1影像辨識32
5-1.2電腦錄音系統比較33
5-2 未來展望34
參考文獻35
附錄A SonarWiz SSS Data Acquisition37
附錄B CODA acquisition sidescan39
附錄C 研華PCL-1800ADC介面卡規格40
附錄D GPS-30/35規格表42
附錄E GPS資料格式說明43
附錄F 側掃聲納類比信號輸出端45
附錄G PCL-180資料擷取功能46
附錄H 軟體安裝及操作畫面50


[1]J.M. Augustin, “Side scan acoustic images processing software”, in Proc. Working Symp. Oceanographic Data System, pp.221-228, 1986.[2]劉金源,“基礎水中聲學”,國立中山大學海下技術研究所,民89.9。[3]B.R. Calder, L.M. Linnett, and D.R. Carmichael, “Bayesian approach to object detection in sidescan sonar”, IEE Proc-Vis Image Process., Vol. 145, No. 3, June 1998.[4]Chester D. Logins. "Advanced sonar imaging techniques", In Advanced Techniques in the Processing of Active Sonar Data.,pp.261-266, 1987.[5]田文敏,“以側掃聲納系統監測海底人工棲所之實例研究”,海下技術季刊;第七卷(第四期);pp.2-13, 1997。[6]Carmichael, D.R., Linnett, L.M., Clarke, S.J., and Calder, B.R., “Seabed classification through multiracial analysis of sidescan sonar imagery”, IEE Proc., Radar Sonar Navig., Vol. 143, No. 3, 1996.[7]J.M. Bell, M.J. Chantler, T. Wittig, ”DIRECTIONAL CHARACTERISTICS OF SIDESCAN IMAGES,” IEE Proc., Radar Sonar Navig, Vol. 1, February 1999.[8]林俊賢、宋國士,“側掃聲納影像之併圖”,第二屆國際海洋大氣會議-論文彙編-海洋;pp.294-296, 2000。[9]Bell, J.M., “Application of optical ray tracing techniques to the simulation of sonar images”, Opt. Eng., 1997.[10]U.S. Navy, “Ocean Science Program of the U.S. Navy,” Office of the Oceanographer of the Navy, Alexandria, Va. 1970.[11]Johnson, H. P. & Helferty, M., "The geological interpretation of side-scan sonar", Reviews of Geophysicals, Vol. 28, No. 4, pp.357-380, 1990. [12]田文敏、田文,“水下靜態目標物之搜尋、辨識與定位”,海下技術季刊;第十卷(第二期);pp.28-35, 2000[13]羅聖宗、連永順,“澎湖海域古沈船海面偵測”,海下技術季刊;第七卷(第一期),pp.13-20, 1997.[14]田文敏,“高雄縣林園魚礁區礁體之搜尋、定位與現況調查”,海下技術季刊;第九卷(第一期),pp.52-158, 1999.。[15]曾清涼、何慶雄、余致義,“GPS衛星定位原理及方法”,國立成功大學測量工程研究所衛星暨大地研究室。[16]宗孔德、胡廣書,“資料取樣、量化與前級處理”,數位信號處,第五章,1996。儒林圖書。[17]F. Olivier, and al, “A High Resolution Bathymetric Sidescan Sonar”, 2nd European Conference on Underwater Acoustics, Copenhagen, Denmark, July pp.257-280, 1994.[18]劉銘中,“DMA週邊介面設計”,PC XT/AT介面設計應用,第八章,1997。儒林圖書。[19]李勁、鄭浩,“執行緒”;C++ Builder 5.0,p3~14,1990。全欣資訊圖書。[20]許世傑,“記憶體與DMA設計原理”,PC硬體分析&介面技術,pp191~214,1990。全欣資訊圖書。[21]張逸中,“側掃聲納資料收錄系統之研發”,海洋技術季刊“;第十一卷(第二期);pp.25-30,(2001)。

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