声呐图像失真变形的干扰因素可分为几何形状、周围环境和仪器自身三个方面。声图的变形类型主要包括几何畸变和灰度畸变。由于船速、波束倾斜和海底坡度等多种因素影响，经常会产生声图几何变形，从而扭曲了海底目标物的真实形态；由于声学散射模型的不准确、声呐参数的突然变化、海底起伏等多种因素的影响，声图灰度并不与海底底质对应，产生灰度畸变。

1.几何畸变

几何畸变是指声图并不是严格的按比例记录海底地貌，以及由于船速、波束倾斜和海底坡度等各种因素的影响而产生的变形，扭曲了海底地貌，使图像目标失真（王闰成，2002）。几何畸变主要分为以下六种情况：

①比例不等变形（速度失真）。以前声呐图像是记录在图纸上的，现在数字图像记录仍是模拟图纸记录的方式。声图图纸横向记录的距离比较固定（即量程），纵向上的记录速率相对来说也是固定的（走纸速度）。当二维声图的纵向与横向的单位长度所表征的实际长度相等时，能够真实地反映海底目标的形状；实际测量时由于船速的不同，在单位长度记录纸上，其记录的实际距离不同，即纵横比例不同，从而产生纵横比例不等变形，即速度失真。

②声线倾斜变形（斜距变形）。声呐拖鱼的换能器向海底发射扇状声波，并接收倾斜方向海底的反向散射声波，声图上的扫描线反映的是换能器至海底的倾斜距离，因此声图上横向比例不统一，引起声图目标横向变形。未经过斜距改正的声图，横向比例随波束的倾角变化而变化，目标在近距离地方横向压缩较大，在远距离地方压缩较小，即距离拖鱼远近不同的两个高出海底的目标物，当高度相同时，其阴影长度随目标至拖鱼的距离增加而被拉长。

③目标距离变形。由于波束角发散效应影响，其照射海底的水平开角宽度随距离增长，同样的目标，在声图的不同位置被照射的次数也不同，距离越近，被照射次数越少，目标纵向变形越小。反之，距离零位线越远，被照射次数增多，目标纵向变形越大。

④倾斜坡面引起的横向比例变形。测船垂直于海底倾斜面的走向扫测，换能器两侧波束覆盖面积不同，而图像为固定幅面。向高坡一侧的声图横向比例放大，向低坡一侧的声图横向比例减小，即海底倾斜坡面引起声图比例变形。

⑤双曲变形。当测船沿测线前进时，一次发射具有水平开角的声波，在目标倾斜方向的声线照射到目标的下端，因而斜距较长；测船继续航行，对目标所照射的声线逐渐缩短，直至测船与目标处于正横位置时的照射声线最短；离开正横位置，声线逐渐拉长，使目标沿测线方向的两端点至零位线的扫描线最长，中点至零位线的扫描线最短。实际的直线目标变成凸向零位线的弓形目标，因此称为双曲变形。(www.daowen.com)

⑥拖鱼高度变化使声图横向比例变形。根据声图结构，零位线至海底线的长度，表示拖鱼在海底线以上的高度；海底线至声图边缘的长度，记录横向扫描线的长度图像，即实际的海底宽度。由于声图的宽度一定，当拖鱼距海底更高时，零位线至海底线的长度增大，横向扫描线缩短，海底图像占用的声图宽度就变窄，因此使声图的横向比例缩小，目标被横向压缩变形。反之则使声图的横向比例放大，目标被横向拉伸变形。

2.灰度畸变

灰度畸变指声图记录的灰度与实际海底的反向散射强度存在偏差，这是由于声呐采用的声学模型不准确或简化造成的。存在的声学散射模型不可能完全概括反向散射强度、入射角和频率等因素的关系（Stanic et al.，1998），波束指向性、发射阵列不对称、波束照射区的不准确量化以及时变增益（TVG）函数的计算与实际的物理属性不匹配等方面的因素，都可能造成灰度畸变（Hellequin et al.，2003）。

理想情况下，声呐应发射出强度一致或连续变化的波束，但实际上很难做到，即使通过水池或野外标准试验场校正，波束指向性曲线仍存在残差。对于多波束声呐，有些产品可变换子扇区个数以适应姿态动态变化时条带实时均衡补偿需求，在子扇区边界结合处往往声波强度不一致，造成声呐图像子扇区出现明显的不一致现象。

声波与海底进行交互，波束指向性、波束开角、入射角、脉冲宽度、发射功率、接收增益、信号频率等均影响交互过程，这些参数的变化影响声呐采集的数据。尽管数据采集时声呐指向性应尽可能准确、理想化，但复杂的海洋环境、不完善的校准或声呐参数的变化，仍会给回波数据带来误差。脉冲宽度、频率、发射功率、接收增益等参数变化时，波束指向性曲线发生变化，即使声呐考虑了这些参数的变化，但由于其对回波强度的量化不准确，仍会引起声呐图像出现明显的变化。

声呐通过声传播的时间差计算距离，而声传播会引起能量衰减。近场声呐信号的传播损失较小，而远场信号的传播损失较大，使得回收信号的强度为整体呈指数衰减的脉冲串。经过时间增益改正后的声图仍然存在灰度不均衡，声呐系统本身和声学散射模型的准确性都对时间增益改正的效果有影响（Martin，1991）。