水下机器人水下设备破损检测平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水下通信领域，尤其涉及一种水下机器人水下设备破损检测平台。
【背景技术】
[0002]随着科技的进步和经济的发展，人们将更多的建设方向投向水下，包括江面下、海面下等，例如石油挖掘平台或水上桥梁的支柱。由于水下环境的特殊，长期水体侵蚀下，水下设备容易受到腐败和破损，如果严重程度过高，则会影响到相关建筑的安全性，甚至导致相关建筑坍陷，造成巨大的经济损失和人身伤亡。
[0003]现有技术中，都是通过下派人员到水面下，通过肉眼人工检测水下设备的破损程度，这种方式存在以下弊端:1、人工检测方式不准确；2、人工检测方式对水下人工操作要求很高；3、检测标准不一致，提供的数据无参考价值。
[0004]为此，本发明提出了一种水下机器人水下设备破损检测平台，能够利用特殊结构的水下机器人进行下潜，识别水下设备破损位置，并能够给出破损等级，从而，为有关维护部门提供更有价值的参考数据。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种水下机器人水下设备破损检测平台，改造水下机器人结构，引入高精度的图像识别技术和水下目标定位技术，并按照预设的破损等级对照表给出水下设备的具体破损等级，从而有助于维护人员进行下一步的维护工作，避免出现重大塌陷事故。
[0006]根据本发明的一方面，提供了一种水下机器人水下设备破损检测平台，所述检测平台包括水下机器人主体、破损区域特征提取设备和岸基处理设备，所述破损区域特征提取设备位于所述水下机器人主体上，用于基于拍摄的水下图像检测水下设备的破损等级，并将水下设备的破损等级传送给所述岸基处理设备。
[0007]更具体地，在所述水下机器人水下设备破损检测平台中，还包括:水上浮标，设置在所述水下机器人主体的上方水面上；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；GPS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GPS卫星发送的GPS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，用于探测所述水下机器人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；超声波测距设备，设置在所述水下机器人主体上，用于测量所述水下机器人主体距离水下设备的距离，并作为第二相对距离输出；静态存储设备，预先存储了破损等级对照表，所述破损等级对照表保存了每一个破损等级所对应的破损区域所处曲线的周长、面积和形状参数；水下摄像设备，包括半球形防水透明罩、辅助照明子设备和CMOS摄像头，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CMOS摄像头，所述辅助照明子设备为所述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；阈值分析设备，与所述CMOS摄像头连接，从0-255依次选择灰度值作为备选灰度值，使用备选灰度值将所述水下图像分割为备选目标区域图像和备选背景区域图像；基于备选目标区域图像像素总数、备选目标区域图像像素灰度平均值、备选背景区域图像像素总数和备选背景区域图像像素灰度平均值计算灰度值类间方差值，具体计算为:备选目标区域图像像素灰度平均值减去备选背景区域图像像素灰度平均值，获得的差的平方值乘以备选目标区域图像像素总数和备选背景区域图像像素总数即为灰度值类间方差值；将最大灰度值类间方差值所对应的备选灰度值作为分割阈值输出；破损区域特征提取设备，与所述阈值分析设备、所述CMOS摄像头和所述静态存储设备分别连接以获得所述分割阈值，包括背景分割子设备、破损区域连通子设备、特征识别子设备和破损等级识别子设备；所述背景分割子设备与所述阈值分析设备和所述CMOS摄像头分别连接，使用分割阈值将所述水下图像分割为最终目标区域图像和最终背景区域图像；所述破损区域连通子设备与所述背景分割子设备连接，用于基于最终目标区域图像中区域边界上相邻像素的连通性，确定将区域包围起来的封闭曲线；所述特征识别子设备与所述破损区域连通子设连接，基于所述封闭曲线确定破损区域的周长、面积和形状参数，所述形状参数等于周长的平方除以面积的4π ;所述破损等级识别子设备与所述阈值分析设备和所述静态存储设备分别连接，基于确定的周长、面积和形状参数在破损等级对照表中查找对应的破损等级以作为目标破损等级输出；所述岸基处理设备用于接收所述水下机器人主体通过电缆传送的水下信息，所述岸基处理设备位于水上船舶或岸边位置；所述水下机器人主体包括驱动设备、电缆和嵌入式处理器，所述电缆将所述驱动设备和所述嵌入式处理器分别与所述岸基处理设备连接以建立通信，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岸基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，驱动水下机器人主体实现前进、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，驱动水下机器人主体实现上升与下潜动作；所述嵌入式处理器与所述GPS定位设备、所述声纳探测设备、所述超声波测距设备、所述岸基处理设备、所述破损区域特征提取设备和所述驱动设备分别连接，用于监视所述驱动设备的驱动状态，用于在接收到所述目标破损等级时，将所述目标破损等级转发给所述岸基处理设备，还用于基于所述GPS定位数据、所述第一相对距离和所述第二相对距离计算并输出水下设备GPS定位数据，并通过电缆将所述水下图像和所述水下设备GPS定位数据传输到所述岸基处理设备。
[0008]更具体地，在所述水下机器人水下设备破损检测平台中:所述嵌入式处理器将所述水下图像和所述水下设备GPS定位数据传输到所述岸基处理设备包括:将所述水下图像执行MPEG-2压缩编码以获得压缩水下图像，将所述压缩水下图像与所述水下设备GPS定位数据传输到所述岸基处理设备。
[0009]更具体地，在所述水下机器人水下设备破损检测平台中:所述岸基处理设备还包括解压缩子设备和显示子设备，所述解压缩子设备用于解压缩所述压缩水下图像以获得所述水下图像，所述显示子设备与所述解压缩子设备连接，用于显示所述水下图像和所述水下设备GPS定位数据。
[0010]更具体地，在所述水下机器人水下设备破损检测平台中:所述岸基处理设备还包括语音播放设备，用于在接收到所述水下设备GPS定位数据时，播放所述水下设备GPS定位数据。
[0011]更具体地，在所述水下机器人水下设备破损检测平台中:所述背景分割子设备、所述破损区域连通子设备、所述特征识别子设备和所述破损等级识别子设备分别采用不同的FPGA芯片来实现。
【附图说明】
[0012]以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中:
[0013]图1为根据本发明实施方案示出的水下机器人水下设备破损检测平台的结构方框图。
[0014]附图标记:1水下机器人主体；2破损区域特征提取设备；3岸基处理设备
【具体实施方式】
[0015]下面将参照附图对本发明的水下机器人水下设备破损检测平台的实施方案进行详细说明。
[0016]水下设备如果存在破损，则很可能危及水下设备的安全，为了排除这一隐患，现有技术中一般定期安排人手下潜到水下设备附近进行肉眼观测，根据经验进行破损程度判断。这种方式过于依赖人工，且对水下人力操作的要求苛刻，自动化水平不高。
[0017]为了克服上述不足，本发明搭建了一种水下机器人水下设备破损检测平台，以水下机器人