多特征主成分分析与声图相结合的海底底质分类

通过提取多种回声特征构造全特征向量,并对全特征向量进行主成分分析,计算出对底质分类贡献率最大的特征组,实现海底底质的分类.采用两种分类方法对胶州湾实测数据进行比较,可得出下列结论：应用多特征主成分分析与声图相结合的分类结果优于单纯使用声纳图像的分类结果.

第2卷第4 8期2 1年7 00月

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J OURNAL OF AP I CI NCE PL ED S E S— Elcr n c n n o ma in E gn e iz e to i a d I fr t n ie r s o n

DO: 036/.s . 5 89 . 1. .0 I 1. 9jsn0 5 272 00 08 9 i 2- 0 4

多特征主成分分析与声图相结合的海底底质分类马飞虎，孙翠羽，康永红刘智敏3, - , v , 1华东交通大学土木建筑学院，南昌 3 0 1 . 303 2精密工程与工业测量国家测绘局重点实验室，武汉 4 0 7 . 3093 .山东科技大学测绘科学与工程学院，山东青岛 2 6 1 650

摘要：通过提取多种回声特征构造全特征向量，并对全特征向量进行主成分分析，计算出对底质分类贡献率最大的特征组，实现海底底质的分类.采用两种分类方法对胶州湾实测数据进行比较，可得出下列结论：应用多特征主成分分析与声图相结合的分类结果优于单纯使用声纳图像的分类结果.关键词：征提取；全特征向量；主成分分析；底底质分类特海

中图分类号： 29 P 2. 1

文章编号： 2589(000-34 7 0 5—272 1) 07 - 4 0

S a d Cl s i c to s d o i i lCo po e t A n y i f e be a sf a i n Ba e n Prnc pa m i n n al s s o M uli e F a u e m bi d w i h S na m a e tpl e t r s Co ne t o r I g

M A ih - S Fe— u,, UN— u Cuiy一， KANG n . o LI Z— n Yo g h ng, U himi 3

1 c o l fC vl n i er ga dA ci cue, a t hn ioo g U iest, .S h o iiE gn ei n rht tr E s iaJa tn nvri o n e C yNa h n 3 0 3 nc a g 3 0 1,Ch n ia

2 .Ke ao aoy o eieE gn r ga dId s u vyn, tt ra lS r eiga dM apn, yL brtr lPrcs n iei n n u t S re ig SaeBu eu o uv yn n

p ig n y rWu a 3 0 9 h n h n 4 0 7,C i a

3 .GemaisCol e S a d n nvri fS in ea d Tc n l y Qig a 6 5 0 o t l g, h n o g U iest o ce c n eh oo, n d o2 6 1 . c e y gS a o g Pr v n e h n h nd n o i c,C i aA b t a t Ai e t s a e l s i c to src: m d a e b d c a sf a i n,s a itc h r c e itc r x r t r m h c o n u i t t ia c a a t rs is a e e t a e fo t e e h,a d a f U s l c d

f t r etri c ntu td Th r cp l o o e ta ay i ( CA)i c ri u o o ti h e f e u ev co o sr ce . a s ep i ia mp n n n ls P n c s S ar d o tt b a t esto e nc a a t rsis t a o tc n rbu e t h ls ic to h r eitc h tm s o ti t o t eca sf a in. Ba e n t e sud,sa e lsi c to Sc rid c i s d o h t y e b d ca sf a in i a re io t a d t s e t wo s t f e pe i n s Us n wo t p s o l sf a i n m e h d o a l z,t e d t u n e t wi h t e s o x rme t . d i g t y e fc a i c to t o s t nay e h a a s ifo i oz r m J a hou B a and m pa ion i a y co rs s m de. I sco l d hat t e ul s d n t i nc ude t he r s t ba e o PCA fm a o ny e ur fat e s

c m b n d w t o r ma sbe t rt a ha b a n d s l l r m o a m a e c a sf a i n. o i e h a s na p i t e h n t t o t i e o ey fo s n r i g l i c t o i s iKe ywor:f a u e e t a t o f l f a u e v t r p i cpa o p n n a y i, e b d c a sf a

i n ds e t r x r i n, u l e t r e o, r n i lc m o e ta l ss s a e l i c t o c c n s i

利用多波束、侧扫声纳或其他声纳手段对海底进行遥测可以获得海底声纳图像l7对于岩石、 1】 -.沙和泥等纹理差别比较明显的影像，肉眼就能比较容易地用辨别出来；对于淤泥和粘土等纹理差别小的影像则无法用肉眼直接分辨 . 研究表明，声纳的反向散射强度影像的统计特性随海底类型的不同而变化【7 1 J过统计运算可以获 - .经得声波与海底以及海底地貌之间相互作用、互关联相收稿日期：2 1 -33;修订日期：2 1 0 -0 0 00 -1 00 52 -

的许多细节，通过多元统计分析区分这些包括海底丰富信息的细节，形成用于海底精确分类的特征向量.

对其特征值使用适合于多波束或侧扫声纳数据的聚类方法进行聚类分析，便可从反向散射强度影像或者实地采样数据中判别每个聚类所代表的海底类型. 使用统计特征分类已经有很多方法，但一般都是

采用单一的统计特征进行分类.比如文献【利用海底 8 1反向散射信号的功率谱特征对侧扫声纳海底图像进

基金项目：精密工程与工业测量国家测绘局重点实验室开放基金( oP 20-1; N .F 092 )国家自然科学基金( o474 0 ) N . 0 0 1资助 0作者简介：马飞虎，博士，副教授，究方向：研海洋测量、声纳数据处理、 GPS数据处理及应用、工程测量等，E mal - i:mf3 6 . m h￣1 3c o