基于IDL语言实现侧扫声纳图像可视化及预处理
我国是海洋大国，对海洋资源的开发和利用已上升到国家军事和经济战略高度。侧扫声纳海底成像系统 ( 以下简称侧扫声纳)以其高精度、高效率、高分辨率、对海底微观地貌直观成像等特点，在地质勘探、目标探测、海洋工程等方面的应用越来越广泛，进而为海洋测绘、海洋工程、海洋开发、反潜作战、 水下救援、物理海洋研究等提供第一手数据。数据的最终利用形式就是侧扫声纳图像（Sidescan Sonar Image）。正确快捷地判读和分析声纳图像是识别海底地貌、沉船、水雷、海底管线等人工或自然目标的前提。
现在商业声纳图像处理软件价格昂贵，且其分析技术为商业机密而未能对外公开，因此在使用商业软件分析的同时无法了解其图形绘制的原理,只能完全被动接受其处理结果。目前国内研究人员一般采用VC++结合OpenGL或者Matlab开发，由于声纳图像格式的灵活性，实现声纳图像的分析和处理难度较大,且混合编程也增加其开发难度。而对于侧扫声纳数据处理软件,国内一些单位进行了初步开发,但是并没有真正商品化的产品。所以,侧扫声纳数据采集及后期处理软件在国内仍有很大发展空间。
交互式数据语言IDL(Interactive Data Language)是Research Systems公司(现为ITT Visual Information Solutions公司)推出的致力于科学数据的可视化和分析语言，是数字信号与图像的高级处理工具，是跨平台应用开发的最佳选择。作为第四代面向对象的可视化数据分析语言,IDL具有其他语言无法比拟的优点，在现代科学计算和数据处理中占有非常重要的地位。目前,该语言成为国内遥感影像医学图像处理领域的热门语言，但是在声纳图像处理领域还是空白。本文针对侧扫声纳图像的特点，有效利用IDL语言强大的可视化和高级图像处理能力，方便快捷地实现侧扫声纳图像可视化、格式转换、图像校正和预处理，对国内侧扫声纳图像处理软件开发有一定参考价值。
1 开发语言选取依据
IDL 是一种面向矩阵、语法简单的第四代可视化语言,集交互分析、可视化、大型商业开发于一体,为用户提供完善、灵活、有效的开发环境。简言之 ,IDL 语言具备如下显著特点:快速分析超大规模数据的能力、高级图像处理能力、交互式二维和三维图形技术、面向对象的编程方式、OpenGL 硬件图形加速、集成的数学分析与统计软件包、完善的信号分析功能、灵活的数据输入输出方式、 跨平台图形用户界面工具包以及多种外部程序扩展方式。IDL已成为交互式数据分析和可视化的首选工具。
(1)IDL具有快速分析超大规模数据的能力，可以读写任意格式或无格式的数据，支持多种数据类型，可以处理大于2 GB的海量数据文件。
(2)IDL可进行交互式的二维及三维数据分析。例如利用Windows命令可以设置图像显示窗口的个数、大小和形状，利用TV或TVSCL命令显示用户选择的图像。
(3)IDL具有完善的图像处理软件包，主要包括图像的缩放、移动和旋转、图像的四则运算、图像的扭曲、图像区域处理ROI和形状分析、图像增强、图像滤波、图像直方图、图像平滑、图像分割、图像边界提取和图像的形态学处理(腐蚀、扩张、开和闭)等。用户可根据自己的需求对其组合优化。
(4)IDL提供“交互”和“编译”两种模式(C和FORTRAN 只提供“编译” 一种模式),IDL可以在任何时候创建和重定义变量的类型、 大小和数值(C和FORTRAN 只能在执行时重定义变量的大小和数值)等特性，都使得用 IDL 语言编写程序代码的效率非常高(通常要比C和FORTRAN语言的效率高80%左右) 。
2 侧扫声纳格式及读取方法
