多波束系统具有高效、稳定等突出优点,不仅可以采集水深信息,还可以同时采集水体及海底的反向散射强度信息,在我国海洋调查及海洋开发利用中发挥着重要作用。随着海底成像、海底底质分类、海洋栖息地调查等诸多方面的需求日益增多,多波束海底反向散射数据的高效处理及应用成为关键。由于海洋环境及多波束声呐系统的复杂性,反向散射数据中存在着各类误差。海底反向散射数据受波束海底入射角的影响尤为明显,现有角度响应改正模型在固有散射强度差别较大的不同底质边界处适应性较差,为此本文提出了基于海底点预分类的角度响应改正方法。主要内容如下:1)介绍了多波束反向散射数据的提取方法,分析了海底地形起伏对海底入射角及海底声照区面积的影响。首先利用水深数据生成的海底地形格网计算海底沿航迹方向倾角和垂直航迹方向倾角,然后通过计算海底波束入射向量及海底法向量之间的夹角求得海底实际入射角。最后分别分析了沿航迹方向倾角及垂直航迹方向倾角对海底入射角及海底声照区面积的影响。分析表明垂直航迹方向海底倾角及对海底入射角及海底声照区面积影响较大,计算时不可忽略;沿航迹方向倾角同样对海底入射角影响较大,而对声照区面积影响相对较小。2)提出了基于海底点预聚类的角度响应(Angular response,AR)改正模型。从多波束海底声散射的原理出发,分析了入射角效应的特征及现有AR改正模型的不足。为克服复杂底质环境下AR去除效果不佳的问题,首先通过Mini-Batch K-means聚类算法进行海底点进行聚类,将固有散射强度差别较大的海底点预分为软底质和硬底质;然后通过建立自适应AR改正模型,针对软底质和硬底质海底点分别进行AR改正,去除了入射角对海底反向散射强度的影响,并利用实测数据进行了验证分析,有效解决了复杂底质环境下声呐图像局部条纹和整体明暗不一的问题。