基于特征提取的清晰化水下人体搜寻机器人的制作方法

文档序号:8934199
基于特征提取的清晰化水下人体搜寻机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数字通信领域,尤其涉及一种基于特征提取的清晰化水下人体搜寻机器人。
【背景技术】
[0002]现有技术中,对水下人员救援的方式主要为:由潜水员佩戴一定的电子检测设备,使用图像检测的方式识别水下人体。现有技术的救援方案具有以下缺点:潜水员人身安全容易受到威胁,图像识别缺乏针对性和准确性。
[0003]为此,本发明提出了一种基于特征提取的清晰化水下人体搜寻机器人,以潜水器为搜寻主体,搭建专门针对水下环境的高精度图像识别设备集,从而更加安全、准确地对水下人体进行识别和定位。

【发明内容】

[0004]为了解决现有技术存在的技术问题,本发明提供了一种基于特征提取的清晰化水下人体搜寻机器人,以潜水器为搜寻平台,引入中值滤波子设备、低通滤波子设备、同态滤波子设备和神经网络识别技术提高水下人体识别的精度,同时还引入水下定位技术,为水下人体检测提供更完善的参考数据。
[0005]根据本发明的一方面,提供了一种基于特征提取的清晰化水下人体搜寻机器人,所述搜寻机器人包括潜水器主体、清晰化处理设备、特征提取设备和人体类型识别设备,所述清晰化处理设备、所述特征提取设备和所述人体类型识别设备都位于所述潜水器主体上,所述清晰化处理设备用于对水下图像执行清晰化处理,所述特征提取设备用于提取清晰化处理后的水下图像中的水下人体特征,所述人体类型识别设备用于基于所述水下人体特征确定人体类型。
[0006]更具体地,在所述基于特征提取的清晰化水下人体搜寻机器人中,还包括:水下拍摄设备,设置在所述潜水器主体上,包括半球形防水透明罩、辅助照明子设备和CCD视觉传感器,所述半球形防水透明罩用于容纳所述辅助照明子设备和所述C⑶视觉传感器,所述辅助照明子设备为所述CCD视觉传感器的水下拍摄提供辅助照明,所述CCD视觉传感器对前方目标拍摄以获得包含前方目标的水下图像;超声波测距设备,位于所述潜水器主体上,用于对所述潜水器主体前方目标测距以获得前方目标距离;所述清晰化处理设备与所述CCD视觉传感器、所述超声波测距设备和所述辅助照明子设备分别连接,以获得所述前方目标距离和所述辅助照明亮度,并基于所述前方目标距离和所述辅助照明亮度去除所述水下图像中因为辅助照明子设备照射而在前方目标上形成的散射光成份,以获得清晰化水下图像;所述潜水器主体包括驱动设备和机器人机械架构,所述驱动设备包括驱动控制器、左舷直流减速电机、右舷直流减速电机、沉浮电机、正螺旋桨、反螺旋桨、附带螺旋桨和联轴器,所述左舷直流减速电机、所述右舷直流减速电机和所述沉浮电机分别通过所述联轴器与所述正螺旋桨、所述反螺旋桨和所述附带螺旋桨连接,所述驱动控制器接收所述水上处理设备发送的驱动控制信号,以根据所述驱动控制信号的内容驱动所述左舷直流减速电机和所述右舷直流减速电机以分别控制所述正螺旋桨和所述反螺旋桨,驱动潜水器主体实现前进、后退和左右动作,还用于根据所述驱动控制信号的内容驱动所述沉浮电机以控制所述附带螺旋桨,驱动潜水器主体实现上升与下潜动作;预处理设备,设置在所述潜水器主体上,与所述清晰化处理设备连接,包括中值滤波子设备、低通滤波子设备和同态滤波子设备;所述中值滤波子设备与所述清晰化处理设备连接,用于对所述清晰化水下图像执行中值滤波,以滤除所述清晰化水下图像中的点噪声,获得第一滤波图像;所述低通滤波子设备与所述中值滤波子设备连接,用于去除所述第一滤波图像中的随机噪声,获得第二滤波图像;所述同态滤波子设备与所述低通滤波子设备连接,用于对所述第二滤波图像执行图像增强,以获得增强水下图像;特征提取设备,设置在所述潜水器主体上,与所述预处理设备连接,包括图像分割子设备和特征向量识别子设备,所述图像分割子设备基于人体图像灰度阈值范围将所述增强水下图像中的人体目标识别出来以获得水下人体图像;所述特征向量识别子设备与所述图像分割子设备连接,基于所述水下人体图像确定水下人体目标的8个几何特征:欧拉孔数、圆度、角点数、凸凹度、光滑度、长径比、紧密度和主轴角度,并将所述8个几何特征组成特征向量;人体类型识别设备,设置在所述潜水器主体上,与所述特征提取设备连接,采用8输入4输出的单隐层BP神经网络,以水下人体目标的8个几何特征作为输入层神经元,输出层为水下人体类型,所述水下人体类型包括遗体、儿童游客、老人游客和成人游客;水上浮标,设置在所述潜水器主体的上方水面上;供电设备,设置在所述水上浮标上,包括防水密封罩、太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器,所述防水密封罩用于容纳所述太阳能供电器件、所述蓄电池、所述切换开关和所述电压转换器,所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述蓄电池分别连接,根据蓄电池的剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电,所述电压转换器与所述切换开关连接,以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压;格洛纳斯定位设备,设置在所述水上浮标上,由所述供电设备提供电力供应,用于接收格洛纳斯卫星发送的格洛纳斯定位数据;声纳探测设备,设置在所述水上浮标上,由所述供电设备提供电力供应,用于探测所述潜水器主体到所述水上浮标的相对距离,并作为第一相对距离输出;飞思卡尔頂X6处理器,设置在所述潜水器主体上,与所述人体类型识别设备、所述格洛纳斯定位设备、所述声纳探测设备和所述超声波测距设备分别连接,当接收到所述水下人体类型为遗体时,发出遗体报警信号,并基于所述格洛纳斯定位数据、所述第一相对距离和所述前方目标距离计算遗体定位数据。
[0007]更具体地,在所述基于特征提取的清晰化水下人体搜寻机器人中:所述飞思卡尔IMX6处理器当接收到所述水下人体类型为遗体时,启动所述格洛纳斯定位设备、所述声纳探测设备和所述超声波测距设备。
[0008]更具体地,在所述基于特征提取的清晰化水下人体搜寻机器人中:所述飞思卡尔IMX6处理器当接收到所述水下人体类型为儿童游客、老人游客或成人游客时,关闭所述格洛纳斯定位设备、所述声纳探测设备和所述超声波测距设备。
[0009]更具体地,在所述基于特征提取的清晰化水下人体搜寻机器人中,还包括:水下电缆,与飞思卡尔頂X6处理器连接,用于传输水下数据。
[0010]更具体地,在所述基于特征提取的清晰化水下人体搜寻机器人中:所述水下数据包括所述遗体报警信号和所述遗体定位数据。
【附图说明】
[0011]以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述,其中:
[0012]图1为根据本发明实施方案示出的基于特征提取的清晰化水下人体搜寻机器人的结构方框图。
[0013]附图标记:1潜水器主体;2清晰化处理设备;3特征提取设备;4人体类型识别设备
【具体实施方式】
[0014]下面将参照附图对本发明的基于特征提取的清晰化水下人体搜寻机器人的实施方案进行详细说明。
[0015]现有技术中的水下人体搜索方式过于依赖潜水员,安全性不高,搭载的电子识别设备并不是为水下环境专用,识别效率不高,为水下人员的营救带来了阻碍。
[0016]为了克服上述不足,本发明搭建了一种基于特征
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