Sidescan sonar intensity encodes information about the changes of surface normal of the seabed. However, other factors such as seabed geometry as well as its material composition also affect the return intensity. One can model these intensity changes in a forward direction from the surface normals from bathymetric map and physical properties to the measured intensity or alternatively one can use an inverse model which starts from the intensities and models the surface normals. Here we use an inverse model which leverages deep learning's ability to learn from data; a convolutional neural network is used to estimate the surface normal from the sidescan. Thus the internal properties of the seabed are only implicitly learned. Once this information is estimated, a bathymetric map can be reconstructed through an optimization framework that also includes altimeter readings to provide a sparse depth profile as a constraint. Implicit neural representation learning was recently proposed to represent the bathymetric map in such an optimization framework. In this article, we use a neural network to represent the map and optimize it under constraints of altimeter points and estimated surface normal from sidescan. By fusing multiple observations from different angles from several sidescan lines, the estimated results are improved through optimization. We demonstrate the efficiency and scalability of the approach by reconstructing a high-quality bathymetry using sidescan data from a large sidescan survey. We compare the proposed data-driven inverse model approach of modeling a sidescan with a forward Lambertian model. We assess the quality of each reconstruction by comparing it with data constructed from a multibeam sensor. We are thus able to discuss the strengths and weaknesses of each approach.
翻译:侧侧扫描声纳强度将关于海底表面正常度变化的信息编码起来。 但是, 诸如海底几何及其物质构成等其他因素也会影响回流强度。 可以模拟这些强度变化, 从表层正常度向前方向, 从测深图和物理属性到测测的强度, 或者可以使用从强度和模型开始的表层正常度的反向模型。 我们在这里使用一个反向模型, 利用深度学习的能力从数据中学习; 使用动态神经网络从侧对表层正常度进行估计。 因此, 海底的内部特性只能隐含地学习。 一旦这一信息被估算出来, 测深图可以通过一个优化框架从表面正常度向前向前移动, 包括测深度读, 以提供稀薄的深度剖面图作为制约。 最近提议进行隐性内线表达学习, 以在这样的优化框架中代表测深深度的地图。 我们使用一个神经网络模型, 在高时空点和侧估计表正常度下对地图进行优化。 我们通过从不同角度对高清晰度观测, 从不同角度对高清晰度路面的深度测量结果进行对比, 评估, 我们通过从不同角度对高度的深度的深度测量面进行一次分析, 分析, 以分析, 以分析从不同角度对高度的深度的深度的深度评估, 分析, 分析从不同方向对数据方向对数据方向对数据方向对数据方向进行一个我们用一个模拟分析, 分析, 分析, 分析, 分析, 分析一个模拟分析一个模拟 分析, 分析, 分析, 分析, 分析一个模拟式路路面的 分析, 分析, 分析一个分析一个模拟 分析一个分析一个从不同方向的 分析一个分析一个分析一个分析一个分析一个数据方向的 分析一个分析, 分析, 分析一个分析一个分析一个分析一个分析一个分析一个分析一个分析一个方向, 分析, 分析, 分析, 通过从不同方向的 分析, 从不同方向的精确路面的精确路面的 分析, 分析, 分析, 分析, 分析一个分析, 分析, 从不同方向, 分析一个分析一个分析一个分析, 分析, 从不同方向的 分析, 分析, 分析, 从不同方向的 分析, 分析一个