结合小波滤波和中值滤波的船下暗礁识别装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像滤波领域，尤其涉及一种结合小波滤波和中值滤波的船下暗礁识别装置。
【背景技术】
[0002]船舶在行驶时，如果处于浅水区或者水下暗礁过高，则船底容易与暗礁碰撞，从而导致船舶受损，严重情况下可能船舶底部进水，导致船上财产损失和人员损伤。为了避免出现船舶与水下暗礁碰撞情况发生，需要在船舶底部安置水下暗礁检测系统，然而，现有技术中并没有这样的系统。
[0003]为此，本发明提出了一种结合小波滤波和中值滤波的船下暗礁识别装置，能够改善水下激光成像效果，有效去除水下图像中的各类噪声，还能够对水下暗礁定位，从而为船舶对底部暗礁的躲避提供更多有价值的参考数据。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种结合小波滤波和中值滤波的船下暗礁识别装置，利用声纳和声纳图像处理设备实现对水下激光成像器的快门控制，提高水下激光图像精度，同时，使用了包括Daubechies小波滤波子设备、中值滤波子设备、尺度变换增强子设备、目标分割子设备和目标识别子设备的水下暗礁识别设备提高暗礁识别准确性，并根据识别到的水下暗礁的形状确定船舶的躲避策略。
[0005]根据本发明的一方面，提供了一种结合小波滤波和中值滤波的船下暗礁识别装置，所述识别装置包括船底安装平台、激光成像设备和暗礁搜索设备，所述船底安装平台位于船底的正前侧，所述激光成像设备和所述暗礁搜索设备都位于所述船底安装平台上，所述激光成像设备用于对船底正前侧进行激光拍摄以获得水下激光图像，所述暗礁搜索设备与所述激光成像设备连接，基于所述水下激光图像确定船底正前侧是否存在暗礁。
[0006]更具体地，在所述结合小波滤波和中值滤波的船下暗礁识别装置中，还包括:挖掘设备，设置在所述船底安装平台上，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，用于对前方暗礁进行挖掘；GPS定位设备，设置在船舶上，用于接收GPS卫星发送的GPS定位数据；移动硬盘，设置在所述船底安装平台上，预先存储了亮度阈值上限和亮度阈值下限，还用于预先存储了暗礁灰度范围和各类暗礁基准模版，所述暗礁灰度范围用于将图像中的暗礁与背景分离，所述各类暗礁基准模版为对各类基准暗礁预先进行拍摄所得到的各个图像，还预先存储了暗礁面积阈值、暗礁高度阈值和暗礁宽度阈值，所述暗礁面积阈值与挖掘设备挖掘输出功率成正比，所述暗礁高度阈值与船舶动力设备的瞬时爬升输出功率成正比，所述暗礁宽度阈值与船舶动力设备的瞬时绕行输出功率成正比；声纳设备，设置在所述船底安装平台上，用于对水下目标执行声纳图像采集，以获得声纳图像；声纳图像处理设备，设置在所述船底安装平台上，与所述声纳设备和所述移动硬盘分别连接，包括第一检测子设备、第二检测子设备和目标距离检测子设备，所述第一检测子设备与所述声纳设备和所述移动硬盘分别连接，用于采用亮度阈值上限遍历声纳图像以分割出核心目标区域；所述第二检测子设备与所述第一检测子设备和所述移动硬盘分别连接，用于以所述核心目标区域的边缘点作为种子点，利用亮度阈值下限对核心目标区域附近的像素点进行亮度判断，以获得并分割出最终目标区域；所述目标距离检测子设备与所述第二检测子设备连接，计算最终目标区域的中心点到声纳图像检测原点的距离并作为目标距离输出；激光成像设备，设置在所述船底安装平台上，包括激光器、探测器和微控制器，所述激光器对水下目标发出激光束，以在所述激光束被水下目标反射到所述探测器时，便于所述探测器的拍摄，所述微控制器与所述声纳图像处理设备、所述激光器和所述探测器分别连接，基于目标距离和激光在水下传播速度确定所述探测器快门的选通时间，并在选通时间到达时，选通所述探测器的快门，触发所述探测器对水下目标进行拍摄，以获得水下激光图像；暗礁搜索设备包括Daubechies小波滤波子设备、中值滤波子设备、尺度变换增强子设备、目标分割子设备和目标识别子设备；所述Daubechies小波滤波子设备与所述探测器连接，用于对所述水下激光图像采用基于2阶Daubechies小波基的小波滤波处理，以滤除所述水下激光图像中的高斯噪声，获得小波滤波图像；所述中值滤波子设备与所述Daubechies小波滤波子设备连接，用于对所述小波滤波图像执行中值滤波处理，以滤除所述小波滤波图像中的水粒子散射成分，获得中值滤波图像；所述尺度变换增强子设备与所述中值滤波子设备连接，用于对所述中值滤波图像执行尺度变换增强处理，以增强图像中目标与背景的对比度，获得增强图像；所述目标分割子设备与所述尺度变换增强子设备连接，将所述增强图像中像素灰度值在所述暗礁灰度范围内的所有像素组成暗礁子图像；所述目标识别子设备与所述目标分割子设备连接，将所述暗礁子图像与各类暗礁基准模版逐一匹配，输出匹配成功的暗礁基准模版对应的暗礁类型作为目标暗礁类型；暗礁状态分析设备，与所述暗礁搜索设备和所述声纳图像处理设备分别连接，当接收到所述目标暗礁类型时，基于所述目标距离和所述暗礁子图像占据所述增强图像的面积百分比计算水下暗礁横向面积，基于所述目标距离和所述暗礁子图像纵向高度占据所述增强图像纵向高度的高度百分比计算水下暗礁高度，基于所述目标距离和所述暗礁子图像横向宽度占据所述增强图像横向宽度的宽度百分比计算水下暗礁宽度；供电设备，设置在船舶上，包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，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；AT89C51单片机，设置在船舶控制室内，通过电缆与所述暗礁搜索设备连接，还与所述GPS定位设备和所述激光成像设备分别连接，当接收到所述目标暗礁类型时，将所述水下激光图像和所述暗礁子图像分别进行压缩编码以获得水下压缩图像和目标压缩图像；其中，所述AT89C51单片机还与所述暗礁状态分析设备、所述暗礁搜索设备和所述移动硬盘分别连接，当接收到所述目标暗礁类型时，将所述水下暗礁横向面积与所述暗礁面积阈值比较，所述水下暗礁横向面积小于等于所述暗礁面积阈值则发出挖掘驱动信号，所述水下暗礁横向面积大于所述暗礁面积阈值则进入躲避工作模式；所述AT89C51单片机在所述躲避工作模式中执行以下操作:当所述水下暗礁高度小于等于所述暗礁高度阈值时则发出上升驱动信号，当所述水下暗礁高度大于所述暗礁高度阈值时，进一步判断所述水下暗礁宽度和所述暗礁宽度阈值的比较结果:当所述水下暗礁宽度小于等于所述暗礁宽度阈值时则发出左右绕行驱动信号，否则，发出后退驱动信号；所述AT89C51单片机还与船舶动力设备连接，以将所述上升驱动信号、所述左右绕行驱动信号或后退驱动信号发送到船舶动力设备；所述AT89C51单片机还与所述挖掘驱动器连接，以将所述挖掘驱动信号发送到所述挖掘驱动器。
[0007]更具体地，在所述结合小波滤波和中值滤波的船下暗礁识别装置中，所述识别装置还包括:无线通信接口，与所述AT89C51单片机连接，用于在接收到所述目标暗礁类型时，将所述GPS定位数据、所述水下压缩图像、所述目标压缩图像和所述目标暗礁类型通过无线通信网络发送到水上处理平台。
[0008]更具体地，在所述结合小波滤波和中值滤波的船下暗礁识别装置中，所述识别装置还包括:显示设备，设置在船舶的仪表盘内，与所述AT89C51单片机连接，用于在接收到所述目标暗礁类型时，显示所述水下激光图像和所述暗礁子图像，还用于显示与所述目标暗礁类型对应的文字信号。
[0009]更具体地，在所述结合小波滤波和中值滤波的船下暗礁识别装置中:所述AT89C51单片机在未接收到所述目标暗礁类型时，关闭所述无线通信接口，在接收到所述目标暗礁类型时，打开所述无线通信接口。
[0010]更具体地，在所述结合小波滤波和中值滤波的船下暗礁识别装置中:所述激光成像设备和所述暗礁搜索设备被集成在一块集成电路板上。
[0011]更具体地，在所述结合小波滤波和中值滤波的船下暗礁识别装置中:所述AT89C51单片机采用的压缩编码标准为MPEG-4压缩编码标准。
[0012]更具体地，在所述结合小波滤波和中值滤波的船下暗礁识别装置中:所述无线通信接口设置在船舶外壳上，为GPRS通信接口、3G通信接口和4G通信接口中的一种。
【附图说明】
[0013]以下将结合附图对