图像清晰化分析系统的制作方法

文档序号:9288810
图像清晰化分析系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像处理领域,尤其涉及一种图像清晰化分析系统。
【背景技术】
[0002]水下环境比陆上环境更为复杂,这对潜水器的水下工作提出更高的要求。由于水下环境中对潜水器造成损坏的最主要因素是岩石,因而,需要对潜水器前方碰到岩石时制定合适的避让处理策略,提高潜水器的安全性,以保证潜水器能够正常工作。
[0003]现有技术中为潜水器配备的岩石处理设备较为简单,岩石识别技术精度不高,而且无法克服水中散射光对岩石分析的干扰因素,同时,潜水器的结构也较为简单,无法适应千变万化的水下环境。
[0004]为此,本发明提出了一种用于潜水器的岩石图像清晰化分析系统,能够克服水下散射光对岩石图像识别的干扰,同时能够根据具体的岩石状态制定不同的躲避或处理策略,提高潜水器的可靠性。

【发明内容】

[0005]为了解决现有技术存在的技术问题,本发明提供了一种用于潜水器的岩石图像清晰化分析系统,利用具有灰度化处理子设备、图像分割子设备、背景估计子设备、背景剥离子设备、散射光滤除子设备和目标识别子设备的清晰化识别设备精确识别出水下岩石,并根据岩石具体情况制定合适的处理策略,同时改造现有的潜水器结构,使得潜水器更适合在水下行走和操作。
[0006]根据本发明的一方面,提供了一种用于潜水器的岩石图像清晰化分析系统,所述分析系统包括潜水器主体、清晰化识别设备和单片机,所述清晰化识别设备和所述单片机都位于所述潜水器主体上,所述清晰化识别设备用于对水下图像执行清晰化处理,并检测水下是否存在岩石,所述单片机与所述清晰化识别设备连接,用于在确定存在岩石时对岩石相关信息进行处理,并将处理结果传送到水上。
[0007]更具体地,在所述用于潜水器的岩石图像清晰化分析系统中,还包括:挖掘设备,设置在所述潜水器主体上,包括挖掘电机和挖掘驱动器,所述挖掘驱动器与所述挖掘电机连接,用于对前方岩石进行挖掘;水下摄像机,包括半球形防水透明罩、辅助照明子设备、C⑶视觉传感器和超声波测距子设备,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CCD视觉传感器,所述超声波测距子设备用于测量所述潜水器主体距离前方岩石的距离,并作为第一相对距离输出,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;所述潜水器主体包括支架、左压力克透明筒、右压力克透明筒、连接箍、储物台、机械臂、机械手、隔水密封筒、横向螺旋桨、竖向螺旋桨、纵向螺旋桨和三个直流电机,所述支架用于将所述潜水器主体固定在水下,所述连接箍与所述支架固定连接,所述储物台和所述机械臂与所述连接箍分别连接,所述机械手与所述机械臂连接,所述机械臂包括大臂和与大臂连接的小臂,所述三个直流电机分别带动所述横向螺旋桨、所述竖向螺旋桨和所述纵向螺旋桨,以通过螺旋桨的正反转,为潜水器主体提供6个自由度的推进动力;移动硬盘,预先存储了灰度化岩石模版,所述灰度化岩石模版为对基准岩石进行拍摄所得到的岩石图像执行灰度化处理而获得,还预先存储了岩石面积阈值、岩石高度阈值和岩石宽度阈值,所述岩石面积阈值与潜水器挖掘输出功率成正比,所述岩石高度阈值与潜水器瞬时爬升输出功率成正比,所述岩石宽度阈值与所述潜水器瞬时绕行输出功率成正比;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;北斗星定位设备,设置在所述水上浮标上,由所述供电设备提供电力供应,用于接收北斗星卫星发送的北斗星定位数据;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,并作为第二相对距离输出;所述清晰化识别设备包括灰度化处理子设备、图像分割子设备、背景估计子设备、背景剥离子设备、散射光滤除子设备和目标识别子设备;所述灰度化处理子设备与所述CCD视觉传感器连接,用于对所述水下图像执行灰度化处理以获得灰度化水下图像;所述图像分割子设备与所述灰度化处理子设备连接,基于所述灰度化水下图像的分辨率自适应地对所述灰度化水下图像进行分块,以获得各个分块图像;所述背景估计子设备与所述图像分割子设备连接,对每一个分块图像执行背景估计处理:基于每一个分块图像的各个像素的灰度值计算每一个分块图像的灰度平均值,将获得的灰度平均值作为被计算的分块图像的背景灰度值;所述背景剥离子设备与所述背景估计子设备连接,将每一个分块图像的各个像素的灰度值减去该分块图像对应的背景灰度值以获得每一个分块图像的去背景灰度子图像,并将所有分块图像的去背景灰度子图像合并以组成背景剥离图像;所述散射光滤除子设备与所述背景剥离子设备、所述超声波测距子设备和所述辅助照明子设备分别连接,以获得所述第二相对距离和所述辅助照明亮度,并基于所述第二相对距离和所述辅助照明亮度去除所述背景剥离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,以获得清晰化背景剥离图像;所述目标识别子设备与所述散射光滤除子设备和所述移动硬盘连接,将所述清晰化背景剥离图像与灰度化岩石模版匹配,匹配成功,则发出岩石获取信号,将所述散射光滤除子设备中被匹配出的岩石子图像分割并输出,匹配识别,则发出无岩石信号;岩石状态分析设备,与所述清晰化识别设备和所述超声波测距子设备分别连接,当接收到所述岩石获取信号时,基于所述第一相对距离和所述岩石子图像占据所述水下图像的面积百分比计算水下岩石横向面积,基于所述第一相对距离和所述岩石子图像纵向高度占据所述水下图像纵向高度的高度百分比计算水下岩石高度,基于所述第一相对距离和所述岩石子图像横向宽度占据所述水下图像横向宽度的宽度百分比计算水下岩石宽度;所述单片机与所述水下摄像机、所述北斗星定位设备、所述声纳探测设备、所述超声波测距子设备、所述清晰化识别设备和所述三个直流电机分别连接,用于监视所述三个直流电机的工作状态,还用于在接收到所述岩石获取信号时,启动所述北斗星定位设备、所述声纳探测设备、所述超声波测距子设备以接收所述北斗星定位数据、所述第二相对距离和所述第一相对距离,基于所述北斗星定位数据、所述第二相对距离和所述第一相对距离计算并输出岩石定位数据,并通过电缆将所述水下图像、所述清晰化背景剥离图像和所述岩石定位数据传输到岸基处理设备;所述单片机在接收到所述无岩石信号时,关闭所述北斗星定位设备、所述声纳探测设备、所述超声波测距子设备;所述单片机还与所述岩石状态分析设备、所述清晰化识别设备和所述移动硬盘分别连接,当接收到所述岩石获取信号时,将所述水下岩石横向面积与所述岩石面积阈值比较,所述水下岩石横向面积小于等于所述岩石面积阈值则发出挖掘驱动信号,所述水下岩
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