基于激光成像探測(cè)的智能化水下機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于激光成像探測(cè)的智能化水下機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，由潛水員攜帶電子設(shè)備，用于使用激光成像技術(shù)對(duì)水下目標(biāo)拍攝，之后使用圖像處理技術(shù)對(duì)拍攝的激光圖像進(jìn)行人體目標(biāo)識(shí)別，是水下人體目標(biāo)檢測(cè)的常規(guī)手段。
[0003]上述手段存在以下缺陷:1、潛水員生命受到威脅；2、激光成像效果差；3、缺乏有針對(duì)性的水下圖像識(shí)別技術(shù)。基于上述原因，導(dǎo)致現(xiàn)有水下人體目標(biāo)識(shí)別可靠性和安全性不尚。
[0004]為此，需要一種新的基于激光成像檢測(cè)的水下人體目標(biāo)識(shí)別方案，能夠使用機(jī)器探測(cè)方式替代人工探測(cè)方式，改善激光成像效果，而且能夠提高圖像識(shí)別精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于激光成像探測(cè)的智能化水下機(jī)器人，利用特有的水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)為載體，引入高精度的激光成像控制技術(shù)，并采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別方式進(jìn)行圖像處理，從而更準(zhǔn)確地檢測(cè)出水下人體目標(biāo)，提高水下救援的智能化水平。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種基于激光成像探測(cè)的智能化水下機(jī)器人，所述水下機(jī)器人包括水下機(jī)器人主體、激光成像設(shè)備、特征提取識(shí)別設(shè)備，所述激光成像設(shè)備和所述特征提取識(shí)別設(shè)備都位于所述水下機(jī)器人主體上，所述激光成像設(shè)備用于拍攝水下激光圖像，所述特征提取識(shí)別設(shè)備與所述激光成像設(shè)備連接，用于從所述水下激光圖像中提取水下人體特征并確定人體類型。
[0007]更具體地，在所述基于激光成像探測(cè)的智能化水下機(jī)器人中，還包括:所述水下機(jī)器人主體包括支架、左壓力克透明筒、右壓力克透明筒、連接箍、儲(chǔ)物臺(tái)、機(jī)械臂、機(jī)械手、隔水密封筒、橫向螺旋槳、豎向螺旋槳、縱向螺旋槳和三個(gè)直流電機(jī)，所述支架用于將所述水下機(jī)器人主體固定在水下，所述連接箍與所述支架固定連接，所述儲(chǔ)物臺(tái)和所述機(jī)械臂與所述連接箍分別連接，所述機(jī)械手與所述機(jī)械臂連接，所述機(jī)械臂包括大臂和與大臂連接的小臂，所述三個(gè)直流電機(jī)分別帶動(dòng)所述橫向螺旋槳、所述豎向螺旋槳和所述縱向螺旋槳，以通過(guò)螺旋槳的正反轉(zhuǎn)，為水下機(jī)器人主體提供6個(gè)自由度的推進(jìn)動(dòng)力；移動(dòng)硬盤(pán)，位于所述水下機(jī)器人主體上，用于預(yù)先存儲(chǔ)了亮度閾值上限和亮度閾值下限；聲納設(shè)備，位于所述水下機(jī)器人主體上，用于對(duì)所述水下機(jī)器人主體前方的水下目標(biāo)執(zhí)行聲納圖像采集，以獲得聲納圖像；聲納圖像處理設(shè)備，與所述聲納設(shè)備和所述移動(dòng)硬盤(pán)分別連接，包括第一檢測(cè)子設(shè)備、第二檢測(cè)子設(shè)備和目標(biāo)距離檢測(cè)子設(shè)備，所述第一檢測(cè)子設(shè)備與所述聲納設(shè)備和所述移動(dòng)硬盤(pán)分別連接，用于采用亮度閾值上限遍歷聲納圖像以分割出核心目標(biāo)區(qū)域；所述第二檢測(cè)子設(shè)備與所述第一檢測(cè)子設(shè)備和所述移動(dòng)硬盤(pán)分別連接，用于以所述核心目標(biāo)區(qū)域的邊緣點(diǎn)作為種子點(diǎn)，利用亮度閾值下限對(duì)核心目標(biāo)區(qū)域附近的像素點(diǎn)進(jìn)行亮度判斷，以獲得并分割出最終目標(biāo)區(qū)域；所述目標(biāo)距離檢測(cè)子設(shè)備與所述第二檢測(cè)子設(shè)備連接，計(jì)算最終目標(biāo)區(qū)域的中心點(diǎn)到聲納圖像檢測(cè)原點(diǎn)的距離并作為目標(biāo)距離輸出；所述激光成像設(shè)備，包括激光器、探測(cè)器和微控制器，所述激光器對(duì)所述水下機(jī)器人主體前方的水下目標(biāo)發(fā)出激光束，以在所述激光束被水下目標(biāo)反射到所述探測(cè)器時(shí)，便于所述探測(cè)器的拍攝，所述微控制器與所述聲納圖像處理設(shè)備、所述激光器和所述探測(cè)器分別連接，基于目標(biāo)距離和激光在水下傳播速度確定所述探測(cè)器快門(mén)的選通時(shí)間，并在選通時(shí)間到達(dá)時(shí)，選通所述探測(cè)器的快門(mén)，觸發(fā)所述探測(cè)器對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行拍攝，以獲得水下激光圖像；所述特征提取識(shí)別設(shè)備包括預(yù)處理子設(shè)備、特征提取子設(shè)備和人體類型識(shí)別子設(shè)備；所述預(yù)處理子設(shè)備與所述激光成像設(shè)備連接，包括中值濾波子設(shè)備、低通濾波子設(shè)備和同態(tài)濾波子設(shè)備；所述中值濾波子設(shè)備與所述探測(cè)器連接，用于對(duì)所述水下激光圖像執(zhí)行中值濾波，以濾除所述水下激光圖像中的點(diǎn)噪聲，獲得第一濾波圖像；所述低通濾波子設(shè)備與所述中值濾波子設(shè)備連接，用于去除所述第一濾波圖像中的隨機(jī)噪聲，獲得第二濾波圖像；所述同態(tài)濾波子設(shè)備與所述低通濾波子設(shè)備連接，用于對(duì)所述第二濾波圖像執(zhí)行圖像增強(qiáng)，以獲得增強(qiáng)水下圖像；所述特征提取子設(shè)備與所述預(yù)處理子設(shè)備連接，包括圖像分割單元和特征向量識(shí)別單元，所述圖像分割單元基于人體圖像灰度閾值范圍將所述增強(qiáng)水下圖像中的人體目標(biāo)識(shí)別出來(lái)以獲得水下人體圖像；所述特征向量識(shí)別單元與所述圖像分割單元連接，基于所述水下人體圖像確定水下人體目標(biāo)的8個(gè)幾何特征:歐拉孔數(shù)、圓度、角點(diǎn)數(shù)、凸凹度、光滑度、長(zhǎng)徑比、緊密度和主軸角度，并將所述8個(gè)幾何特征組成特征向量；所述人體類型識(shí)別子設(shè)備與所述特征提取子設(shè)備連接，采用8輸入4輸出的單隱層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以水下人體目標(biāo)的8個(gè)幾何特征作為輸入層神經(jīng)元，輸出層為水下人體類型，所述水下人體類型包括遺體、兒童游客、老人游客和成人游客；主控設(shè)備，設(shè)置在所述水下機(jī)器人主體上，與所述人體類型識(shí)別子設(shè)備連接，當(dāng)接收到所述水下人體類型為遺體時(shí)，發(fā)出遺體報(bào)警信號(hào)，當(dāng)接收到所述水下人體類型為兒童游客、老人游客或成人游客時(shí)，發(fā)出游客報(bào)警信號(hào)；水下電纜，用于將所述主控設(shè)備與水上救援中心連接，將所述遺體報(bào)警信號(hào)或所述游客報(bào)警信號(hào)發(fā)送到所述水上救援中心。
[0008]更具體地，在所述基于激光成像探測(cè)的智能化水下機(jī)器人中:所述中值濾波子設(shè)備、所述低通濾波子設(shè)備和所述同態(tài)濾波子設(shè)備分別采用不同的FPGA芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0009]更具體地，在所述基于激光成像探測(cè)的智能化水下機(jī)器人中:所述中值濾波子設(shè)備、所述低通濾波子設(shè)備和所述同態(tài)濾波子設(shè)備被集成在一塊集成電路板上。
[0010]更具體地，在所述基于激光成像探測(cè)的智能化水下機(jī)器人中:所述主控設(shè)備為數(shù)字信號(hào)處理器。
[0011]更具體地，在所述基于激光成像探測(cè)的智能化水下機(jī)器人中:所述主控設(shè)備在發(fā)出所述遺體報(bào)警信號(hào)或所述游客報(bào)警信號(hào)時(shí)，還將所述水下人體圖像壓縮后發(fā)送到所述水上救援中心。
【附圖說(shuō)明】
[0012]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述，其中:
[0013]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的基于激光成像探測(cè)的智能化水下機(jī)器人的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0014]附圖標(biāo)記:1水下機(jī)器人主體；2激光成像設(shè)備；3特征提取識(shí)別設(shè)備
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的基于激光成像探測(cè)的智能化水下機(jī)器人的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0016]現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)水下人員的識(shí)別偏依賴于人工方式，安全性不高，且檢測(cè)機(jī)制較為粗糙，識(shí)別效率較低。
[0017]為了克服上述不足，本發(fā)明搭建了一種基于激光成像探測(cè)的智能化水下機(jī)器人，采用智能化水下機(jī)器人準(zhǔn)確、高效地分析出水下目標(biāo)類型，提高水下救援速度。
[0018]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的基于激光成像探測(cè)的智能化水下機(jī)器人的