通过侧扫声纳图像处理的海底特征研究——以邦唐和巴淡岛为例

Subarsyah Subarsyah, L. Arifin
{"title":"通过侧扫声纳图像处理的海底特征研究——以邦唐和巴淡岛为例","authors":"Subarsyah Subarsyah, L. Arifin","doi":"10.32693/bomg.34.1.2019.590","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Acoustic waves propagate through a medium meet the Snell’s Law, its energy is reflected and some are scattered back at certain angle. The Side Scan Sonar (SSS) methods use this principle to identify seabed character. The intensity of the backscatter greatly depends on the morphology and sediments texture or rocks distributed on seabed.The intensity of backscatter waves is a representation of the morphology, sediments texture, and types of rock that distributed on the seabed, therefore it is possible to estimate sedimentary texture and identify the presence of rocks or coral reefs based on this information. In this publication authors estimate sediments texture, rocks or coral reefs based on backscatter intensity through the image processing on the Side Scan Sonar (SSS) image. Intensity will be converted into pixel values on the image with range value 1-255 (gray scale image) and entropy values which are statistical measures of randomness. Entropy value is maximum when most of pixel value image is in the middle of the colour spectrum range (between very dark to very bright), in contrast, it is minimum when pixel value is in the spectrum of very dark or very bright. Based on both parameters, classification is conducted. The classification is carried out on the SSS image at Bontang and Batam that have very different seabed characters.The classification results using an image processing shows that the distribution of sediment textures consist of 4 (four) classes for either Batam or Bontang. In the Bontang area, very fine sediments were identified which are associated with low value of both intensity and entropy - dark zones in gray scale images, and coarse sediments associated with high value of both intensity and entropy - bright zone in the gray scale image. Similar characteristic is observed in Batam area, which are identified fine sediment (associated to low intensity) - coarse sediments (high intensity). In contrast to Bontang, in Batam the entropy exhibit the opposite value, high value are correlated to fine sediment and vice versa. This might be due to the presence of rocks and sedimentary structures.Keywords: Side Scan Sonar, Intensity, Backscatter and entropy.Gelombang akustik sebagian besar energinya dipantulkan memenuhi prinsip snellius dan sebagian kecil dihamburkan balik dengan sudut. Metode Side Scan Sonar (SSS) memanfaatkan prinsip hambur-balik gelombang untuk mengidentifikasi permukaan dasar laut. Intensitas gelombang dari karakter hambur-balik akan sangat tergantung morfologi dan tekstur sedimen atau batuan dari permukaan dasar lautnya. Intensitas gelombang hambur-balik merupakan representasi dari morfologi, tekstur sedimen, dan jenis batuan yang tersebar di permukaan dasar laut, sehingga sangat memungkinkan untuk melakukan estimasi tekstur sedimen dan identifikasi keberadaan batuan maupun terumbu karang berdasarkan informasi tersebut. Pada publikasi ini akan dilakukan estimasi tekstur sedimen atau batuan berdasarkan intensitas hambur-balik melalui image yang dihasilkan oleh Metode Side Scan Sonar (SSS). Intensitas akan dikonversi ke dalam nilai pixel dalam image dengan rentang nilai 1-255 (gray scale image) dan nilai entropi yang merupakan ukuran statistik ketidakteraturan dari image. Entropi akan maksimum ketika nilai pixel kebanyakan di tengah dari rentang spektrum warna dan sebaliknya akan minimum ketika nilai pixelnya berada di spektrum warna sangat gelap atau sangat terang. Berdasarkan kedua parameter tersebut, kemudian dilakukan klasifikasi. Klasifikasi dilakukan pada data SSS Bontang dan Batam yang memiliki karakter permukaan dasar laut yang sangat berbeda.Hasil klasifikasi dengan image processing memperlihatkan pola sebaran tekstur sedimen masing-masing terdiri dari 4 (empat) kelas baik untuk Batam atau Bontang. Pada area Bontang teridentifikasi sedimen sangat halus yang berasosiasi dengan intensitas dan entropy rendah - zona gelap pada gray scale image dan sedimen kasar yang berasosiasi dengan intensitas dan entropy tinggi - zona terang pada gray scale image. Karakter yang sama juga teramati pada area Batam, yaitu teridentifikasi sedimen halus (berasosiasi dengan intensitas rendah) - sedimen kasar (intensitas tinggi). Namun, berbeda dengan di Bontang, di Batam nilai entropi menunjukkan nilai yang sebaliknya, yaitu nilai tinggi berkorelasi dengan sedimen halus, dan sebaliknya. Hal ini diperkirakan akibat keberadaan batuan dan struktur sedimen.Kata Kunci: Side Scan Sonar, Intensitas, Hambur balik dan Entropi.","PeriodicalId":31610,"journal":{"name":"Bulletin of the Marine Geology","volume":" ","pages":""},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"1","resultStr":"{\"title\":\"Seabed Characterization through Image Processing of Side Scan Sonar Case Study: Bontang and Batam\",\"authors\":\"Subarsyah Subarsyah, L. Arifin\",\"doi\":\"10.32693/bomg.34.1.2019.590\",\"DOIUrl\":null,\"url\":null,\"abstract\":\"Acoustic waves propagate through a medium meet the Snell’s Law, its energy is reflected and some are scattered back at certain angle. The Side Scan Sonar (SSS) methods use this principle to identify seabed character. The intensity of the backscatter greatly depends on the morphology and sediments texture or rocks distributed on seabed.The intensity of backscatter waves is a representation of the morphology, sediments texture, and types of rock that distributed on the seabed, therefore it is possible to estimate sedimentary texture and identify the presence of rocks or coral reefs based on this information. In this publication authors estimate sediments texture, rocks or coral reefs based on backscatter intensity through the image processing on the Side Scan Sonar (SSS) image. Intensity will be converted into pixel values on the image with range value 1-255 (gray scale image) and entropy values which are statistical measures of randomness. Entropy value is maximum when most of pixel value image is in the middle of the colour spectrum range (between very dark to very bright), in contrast, it is minimum when pixel value is in the spectrum of very dark or very bright. Based on both parameters, classification is conducted. The classification is carried out on the SSS image at Bontang and Batam that have very different seabed characters.The classification results using an image processing shows that the distribution of sediment textures consist of 4 (four) classes for either Batam or Bontang. In the Bontang area, very fine sediments were identified which are associated with low value of both intensity and entropy - dark zones in gray scale images, and coarse sediments associated with high value of both intensity and entropy - bright zone in the gray scale image. Similar characteristic is observed in Batam area, which are identified fine sediment (associated to low intensity) - coarse sediments (high intensity). In contrast to Bontang, in Batam the entropy exhibit the opposite value, high value are correlated to fine sediment and vice versa. This might be due to the presence of rocks and sedimentary structures.Keywords: Side Scan Sonar, Intensity, Backscatter and entropy.Gelombang akustik sebagian besar energinya dipantulkan memenuhi prinsip snellius dan sebagian kecil dihamburkan balik dengan sudut. Metode Side Scan Sonar (SSS) memanfaatkan prinsip hambur-balik gelombang untuk mengidentifikasi permukaan dasar laut. Intensitas gelombang dari karakter hambur-balik akan sangat tergantung morfologi dan tekstur sedimen atau batuan dari permukaan dasar lautnya. Intensitas gelombang hambur-balik merupakan representasi dari morfologi, tekstur sedimen, dan jenis batuan yang tersebar di permukaan dasar laut, sehingga sangat memungkinkan untuk melakukan estimasi tekstur sedimen dan identifikasi keberadaan batuan maupun terumbu karang berdasarkan informasi tersebut. Pada publikasi ini akan dilakukan estimasi tekstur sedimen atau batuan berdasarkan intensitas hambur-balik melalui image yang dihasilkan oleh Metode Side Scan Sonar (SSS). Intensitas akan dikonversi ke dalam nilai pixel dalam image dengan rentang nilai 1-255 (gray scale image) dan nilai entropi yang merupakan ukuran statistik ketidakteraturan dari image. Entropi akan maksimum ketika nilai pixel kebanyakan di tengah dari rentang spektrum warna dan sebaliknya akan minimum ketika nilai pixelnya berada di spektrum warna sangat gelap atau sangat terang. Berdasarkan kedua parameter tersebut, kemudian dilakukan klasifikasi. Klasifikasi dilakukan pada data SSS Bontang dan Batam yang memiliki karakter permukaan dasar laut yang sangat berbeda.Hasil klasifikasi dengan image processing memperlihatkan pola sebaran tekstur sedimen masing-masing terdiri dari 4 (empat) kelas baik untuk Batam atau Bontang. Pada area Bontang teridentifikasi sedimen sangat halus yang berasosiasi dengan intensitas dan entropy rendah - zona gelap pada gray scale image dan sedimen kasar yang berasosiasi dengan intensitas dan entropy tinggi - zona terang pada gray scale image. Karakter yang sama juga teramati pada area Batam, yaitu teridentifikasi sedimen halus (berasosiasi dengan intensitas rendah) - sedimen kasar (intensitas tinggi). Namun, berbeda dengan di Bontang, di Batam nilai entropi menunjukkan nilai yang sebaliknya, yaitu nilai tinggi berkorelasi dengan sedimen halus, dan sebaliknya. Hal ini diperkirakan akibat keberadaan batuan dan struktur sedimen.Kata Kunci: Side Scan Sonar, Intensitas, Hambur balik dan Entropi.\",\"PeriodicalId\":31610,\"journal\":{\"name\":\"Bulletin of the Marine Geology\",\"volume\":\" \",\"pages\":\"\"},\"PeriodicalIF\":0.0000,\"publicationDate\":\"2019-05-24\",\"publicationTypes\":\"Journal Article\",\"fieldsOfStudy\":null,\"isOpenAccess\":false,\"openAccessPdf\":\"\",\"citationCount\":\"1\",\"resultStr\":null,\"platform\":\"Semanticscholar\",\"paperid\":null,\"PeriodicalName\":\"Bulletin of the Marine Geology\",\"FirstCategoryId\":\"1085\",\"ListUrlMain\":\"https://doi.org/10.32693/bomg.34.1.2019.590\",\"RegionNum\":0,\"RegionCategory\":null,\"ArticlePicture\":[],\"TitleCN\":null,\"AbstractTextCN\":null,\"PMCID\":null,\"EPubDate\":\"\",\"PubModel\":\"\",\"JCR\":\"\",\"JCRName\":\"\",\"Score\":null,\"Total\":0}","platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Bulletin of the Marine Geology","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.32693/bomg.34.1.2019.590","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}
引用次数: 1

摘要

声波在介质中传播符合斯涅尔定律,其能量被反射,有些则以一定角度散射回来。侧扫声纳(SSS)方法利用这一原理来识别海床特征。反向散射的强度在很大程度上取决于海床上分布的沉积物或岩石的形态和质地。反向散射波的强度代表了分布在海床上的岩石的形态、沉积物质地和类型,因此可以根据这些信息估计沉积质地并确定岩石或珊瑚礁的存在。在本出版物中,作者通过对侧扫声纳(SSS)图像的图像处理,根据后向散射强度估计沉积物质地、岩石或珊瑚礁。强度将被转换为图像上具有范围值1-255(灰度图像)的像素值和作为随机性的统计度量的熵值。当大多数像素值图像处于光谱范围的中间(在非常暗到非常亮之间)时,熵值最大,相反,当像素值处于光谱非常暗或非常亮时,熵最小。基于这两个参数进行分类。对Bontang和Batam的SSS图像进行了分类,这两个地方的海底特征非常不同。使用图像处理的分类结果表明,巴淡或邦唐的沉积物纹理分布由4(四)类组成。在Bontang地区,发现了与灰度图像中强度和熵暗区均较低值相关的极细沉积物,以及与灰度图像的强度和熵亮区均较高值相关的粗沉积物。巴淡地区也观察到类似的特征,即细沉积物(与低强度有关)-粗沉积物(高强度)。与Bontang相反,巴淡岛的熵表现出相反的值,高值与细沉积物相关,反之亦然。这可能是由于岩石和沉积结构的存在。关键词:侧扫声纳,强度,后向散射和熵。声波的大部分能量是按照斯涅利原理排列的,而一小部分则与角度重新连接。侧扫声纳(SSS)方法利用波浪反向原理来识别海床表面。相反性质的波浪强度将在很大程度上取决于海底沉积物或石头的形态和质地。反向波强度是形态、沉积物质地和海底岩石类型的表示,因此很有可能估计沉积物质地,并根据这些信息确定岩石或珊瑚礁的存在。在本出版物中,将通过声纳方法侧面扫描(SSS)产生的图像,根据反向强度对沉积物或岩石纹理进行估计。强度将被转换为图像中范围为1-255的像素值(灰度图像)和作为图像不规则性的统计大小的熵值。当像素值大多处于色谱范围的中间时,熵将被最大化,而相反,当像素值处于非常暗或非常亮的色谱时,熵则将被最小化。基于这两个参数,然后进行分类。对SSS Bonding和Stone数据进行分类,这些数据具有非常不同的海底表面特征。图像处理的分类结果显示,每个沉积物的纹理分布模式由4(四)个良好的Bath或Bond类别组成。在结合区,在灰度图像上识别出与低强度和熵暗区相关的非常薄的沉积物,以及在灰度图像中与高强度和熵亮区相关的粗糙沉积物。在Stone地区也观察到了同样的特征,即薄沉积物(与低强度相关)-粗沉积物(高强度)的识别。然而,与Bontang不同的是,Stone的熵值显示出相反的情况,即高值与薄沉积物相关,反之亦然。这是由于石头和沉积物结构的存在。关键词:侧扫声纳,强度,后锤和熵。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
Seabed Characterization through Image Processing of Side Scan Sonar Case Study: Bontang and Batam
Acoustic waves propagate through a medium meet the Snell’s Law, its energy is reflected and some are scattered back at certain angle. The Side Scan Sonar (SSS) methods use this principle to identify seabed character. The intensity of the backscatter greatly depends on the morphology and sediments texture or rocks distributed on seabed.The intensity of backscatter waves is a representation of the morphology, sediments texture, and types of rock that distributed on the seabed, therefore it is possible to estimate sedimentary texture and identify the presence of rocks or coral reefs based on this information. In this publication authors estimate sediments texture, rocks or coral reefs based on backscatter intensity through the image processing on the Side Scan Sonar (SSS) image. Intensity will be converted into pixel values on the image with range value 1-255 (gray scale image) and entropy values which are statistical measures of randomness. Entropy value is maximum when most of pixel value image is in the middle of the colour spectrum range (between very dark to very bright), in contrast, it is minimum when pixel value is in the spectrum of very dark or very bright. Based on both parameters, classification is conducted. The classification is carried out on the SSS image at Bontang and Batam that have very different seabed characters.The classification results using an image processing shows that the distribution of sediment textures consist of 4 (four) classes for either Batam or Bontang. In the Bontang area, very fine sediments were identified which are associated with low value of both intensity and entropy - dark zones in gray scale images, and coarse sediments associated with high value of both intensity and entropy - bright zone in the gray scale image. Similar characteristic is observed in Batam area, which are identified fine sediment (associated to low intensity) - coarse sediments (high intensity). In contrast to Bontang, in Batam the entropy exhibit the opposite value, high value are correlated to fine sediment and vice versa. This might be due to the presence of rocks and sedimentary structures.Keywords: Side Scan Sonar, Intensity, Backscatter and entropy.Gelombang akustik sebagian besar energinya dipantulkan memenuhi prinsip snellius dan sebagian kecil dihamburkan balik dengan sudut. Metode Side Scan Sonar (SSS) memanfaatkan prinsip hambur-balik gelombang untuk mengidentifikasi permukaan dasar laut. Intensitas gelombang dari karakter hambur-balik akan sangat tergantung morfologi dan tekstur sedimen atau batuan dari permukaan dasar lautnya. Intensitas gelombang hambur-balik merupakan representasi dari morfologi, tekstur sedimen, dan jenis batuan yang tersebar di permukaan dasar laut, sehingga sangat memungkinkan untuk melakukan estimasi tekstur sedimen dan identifikasi keberadaan batuan maupun terumbu karang berdasarkan informasi tersebut. Pada publikasi ini akan dilakukan estimasi tekstur sedimen atau batuan berdasarkan intensitas hambur-balik melalui image yang dihasilkan oleh Metode Side Scan Sonar (SSS). Intensitas akan dikonversi ke dalam nilai pixel dalam image dengan rentang nilai 1-255 (gray scale image) dan nilai entropi yang merupakan ukuran statistik ketidakteraturan dari image. Entropi akan maksimum ketika nilai pixel kebanyakan di tengah dari rentang spektrum warna dan sebaliknya akan minimum ketika nilai pixelnya berada di spektrum warna sangat gelap atau sangat terang. Berdasarkan kedua parameter tersebut, kemudian dilakukan klasifikasi. Klasifikasi dilakukan pada data SSS Bontang dan Batam yang memiliki karakter permukaan dasar laut yang sangat berbeda.Hasil klasifikasi dengan image processing memperlihatkan pola sebaran tekstur sedimen masing-masing terdiri dari 4 (empat) kelas baik untuk Batam atau Bontang. Pada area Bontang teridentifikasi sedimen sangat halus yang berasosiasi dengan intensitas dan entropy rendah - zona gelap pada gray scale image dan sedimen kasar yang berasosiasi dengan intensitas dan entropy tinggi - zona terang pada gray scale image. Karakter yang sama juga teramati pada area Batam, yaitu teridentifikasi sedimen halus (berasosiasi dengan intensitas rendah) - sedimen kasar (intensitas tinggi). Namun, berbeda dengan di Bontang, di Batam nilai entropi menunjukkan nilai yang sebaliknya, yaitu nilai tinggi berkorelasi dengan sedimen halus, dan sebaliknya. Hal ini diperkirakan akibat keberadaan batuan dan struktur sedimen.Kata Kunci: Side Scan Sonar, Intensitas, Hambur balik dan Entropi.
求助全文
通过发布文献求助,成功后即可免费获取论文全文。 去求助
来源期刊
自引率
0.00%
发文量
6
审稿时长
16 weeks
×
引用
GB/T 7714-2015
复制
MLA
复制
APA
复制
导出至
BibTeX EndNote RefMan NoteFirst NoteExpress
×
提示
您的信息不完整,为了账户安全,请先补充。
现在去补充
×
提示
您因"违规操作"
具体请查看互助需知
我知道了
×
提示
确定
请完成安全验证×
copy
已复制链接
快去分享给好友吧!
我知道了
右上角分享
点击右上角分享
0
联系我们:info@booksci.cn Book学术提供免费学术资源搜索服务,方便国内外学者检索中英文文献。致力于提供最便捷和优质的服务体验。 Copyright © 2023 布克学术 All rights reserved.
京ICP备2023020795号-1
ghs 京公网安备 11010802042870号
Book学术文献互助
Book学术文献互助群
群 号:481959085
Book学术官方微信