采用双重图像滤波的暗礁避让系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像滤波领域，尤其涉及一种采用双重图像滤波的暗礁避让系统。
【背景技术】
[0002]潜艇在行驶时，如果前方暗礁过高，则前端容易与暗礁碰撞，从而导致潜艇受损。为了避免出现潜艇与水下暗礁碰撞情况发生，需要在潜艇前端安置暗礁检测系统，然而，现有技术中并没有这样的系统。
[0003]为此，本发明提出了一种采用双重图像滤波的暗礁避让系统，涉及潜艇民用设计，能够根据潜艇前方暗礁的具体情况，确定具体的处理策略，实现对暗礁的有效躲避，从而避免与暗礁碰撞的事故发生。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种采用双重图像滤波的暗礁避让系统，增加了包括自适应递归滤波子器件、中值滤波子器件、尺度变换增强子器件、目标分割子器件、散射光滤除子器件和目标识别子器件的高精度暗礁识别设备，辅以水下散射光去除设备，力求准确识别潜艇前方暗礁，并根据前方暗礁的宽度确定具体的处理方式。
[0005]根据本发明的一方面，提供了一种采用双重图像滤波的暗礁避让系统，所述避让系统用于潜艇上，包括潜艇前端固定架、暗礁辨别器件和超长波通信器件，所述暗礁辨别器件位于所述潜艇前端固定架上，用于检测潜艇前端的水下是否存在暗礁，以便于潜艇通过所述超长波通信器件与水上平台传送暗礁相关信息。
[0006]更具体地，在所述采用双重图像滤波的暗礁避让系统中，还包括:挖掘设备，设置在所述潜艇前端固定架上，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；定位器件，包括惯性导航定位子器件和水声导航子器件，使用所述惯性导航定位子器件和所述水声导航子器件进行联合定位，基于所述惯性导航定位子器件和所述水声导航子器件的输出，确定所述潜艇的当前定位数据；静态存储器件，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输出功率成正比，所述暗礁高度阈值与潜艇驱动设备瞬时爬升输出功率成正比，所述暗礁宽度阈值与潜艇驱动设备瞬时绕行输出功率成正比；水下摄像器件，设置在所述潜艇前端固定架上，包括半球形防水透明罩、辅助照明子器件、CMOS摄像头和超声波测距子器件，所述半球形防水透明罩用于容纳所述辅助照明子器件和所述CMOS摄像头，所述超声波测距子器件用于对前方目标测距以获得前方目标距离，所述辅助照明子器件为所述CMOS摄像头的水下拍摄提供辅助照明，所述CMOS摄像头对前方目标拍摄以获得包含前方目标的水下图像；所述暗礁辨别器件，设置在所述潜艇前端固定架上，包括自适应递归滤波子器件、中值滤波子器件、尺度变换增强子器件、目标分割子器件、散射光滤除子器件和目标识别子器件；所述自适应递归滤波子器件与所述CMOS摄像头连接，用于对所述水下图像执行自适应递归滤波处理，以滤除所述水下图像中的高斯噪声，获得自适应递归滤波图像；所述中值滤波子器件与所述自适应递归滤波子器件连接，用于对所述自适应递归滤波图像执行中值滤波处理，以滤除所述自适应递归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器件与所述中值滤波子器件连接，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；所述目标分割子器件与所述尺度变换增强子器件连接，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；所述散射光滤除子器件与所述目标分割子器件、所述超声波测距子器件和所述辅助照明子器件分别连接，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暗礁子图像中因为辅助照明子器件照射而在暗礁上形成的散射光成份，以获得清晰化暗礁子图像；所述目标识别子器件与所述散射光滤除子器件和所述静态存储器件分别连接，将所述清晰化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，与所述暗礁辨别器件和所述超声波测距子器件分别连接，当接收到所述目标暗礁类型时，基于所述前方目标距离和所述清晰化暗礁子图像占据所述水下图像的面积百分比计算水下暗礁横向面积，基于所述前方目标距离和所述清晰化暗礁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暗礁高度，基于所述前方目标距离和所述清晰化暗礁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暗礁宽度；嵌入式处理器件，设置在所述潜艇前端固定架上，与所述定位器件、所述水下摄像器件、所述暗礁辨别器件和所述超长波通信器件分别连接，用于在接收到所述目标暗礁类型时，将所述清晰化暗礁子图像进行基于MPEG-4压缩标准的图像压缩编码，以获得压缩暗礁子图像，将所述压缩暗礁子图像、所述目标暗礁类型和所述当前定位数据通过所述超长波通信器件发送到水上平台；所述嵌入式处理器件还与所述暗礁状态分析设备、所述暗礁辨别器件和所述静态存储器件分别连接，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；其中，所述嵌入式处理器件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；所述嵌入式处理器件还与潜艇驱动设备连接，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潜艇驱动设备；所述嵌入式处理器件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，在所述采用双重图像滤波的暗礁避让系统中:所述嵌入式处理器件在接收到所述目标暗礁类型为危险类型时，通过所述超长波通信器件向所述水上平台发送报警信号。
[0008]更具体地，在所述采用双重图像滤波的暗礁避让系统中:所述暗礁状态分析设备与所述嵌入式处理器件集成在一块集成电路板上。
[0009]更具体地，在所述采用双重图像滤波的暗礁避让系统中:所述自适应递归滤波子器件、所述中值滤波子器件、所述尺度变换增强子器件、所述目标分割子器件、所述散射光滤除子器件和所述目标识别子器件分别采用不同的FPGA芯片实现。
[0010]更具体地，在所述采用双重图像滤波的暗礁避让系统中:所述静态存储器件为SDARM。
【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采用双重图像滤波的暗礁避让系统的结构方框图。
[0013]附图标记:1潜艇前端固定架；2暗礁辨别器件；3超长波通信器件
【具体实施方式】
[0014]下面将参照附图对本发明的采用双重图像滤波的暗礁避让系统的实施方案进行详细说明。
[0015]潜艇的安全性能一直是潜艇设计者首要考虑的问题之一，由于水下礁石形状不同，分布没有规律，礁石具体情况无法人为预判，需要对潜艇前方礁石进行具体形状检测，然而，由于水下的特殊环境，现有技术中缺乏相应的暗礁检测和处理方案。
[0016]为了克服上述不足，本发明搭建了一种采用双重图像滤波的暗礁避让系统，基于水下暗礁的具体情况制定不同的处理策略，从而避免暗礁与潜艇相撞。
[0017]图1为根据本发明实施方案示出的采用双重图像滤波的