圖像清晰化分析系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理領域，尤其涉及一種圖像清晰化分析系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]水下環(huán)境比陸上環(huán)境更為復雜，這對潛水器的水下工作提出更高的要求。由于水下環(huán)境中對潛水器造成損壞的最主要因素是巖石，因而，需要對潛水器前方碰到巖石時制定合適的避讓處理策略，提高潛水器的安全性，以保證潛水器能夠正常工作。
[0003]現(xiàn)有技術中為潛水器配備的巖石處理設備較為簡單，巖石識別技術精度不高，而且無法克服水中散射光對巖石分析的干擾因素，同時，潛水器的結構也較為簡單，無法適應千變?nèi)f化的水下環(huán)境。
[0004]為此，本發(fā)明提出了一種用于潛水器的巖石圖像清晰化分析系統(tǒng)，能夠克服水下散射光對巖石圖像識別的干擾，同時能夠根據(jù)具體的巖石狀態(tài)制定不同的躲避或處理策略，提高潛水器的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術存在的技術問題，本發(fā)明提供了一種用于潛水器的巖石圖像清晰化分析系統(tǒng)，利用具有灰度化處理子設備、圖像分割子設備、背景估計子設備、背景剝離子設備、散射光濾除子設備和目標識別子設備的清晰化識別設備精確識別出水下巖石，并根據(jù)巖石具體情況制定合適的處理策略，同時改造現(xiàn)有的潛水器結構，使得潛水器更適合在水下行走和操作。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于潛水器的巖石圖像清晰化分析系統(tǒng)，所述分析系統(tǒng)包括潛水器主體、清晰化識別設備和單片機，所述清晰化識別設備和所述單片機都位于所述潛水器主體上，所述清晰化識別設備用于對水下圖像執(zhí)行清晰化處理，并檢測水下是否存在巖石，所述單片機與所述清晰化識別設備連接，用于在確定存在巖石時對巖石相關信息進行處理，并將處理結果傳送到水上。
[0007]更具體地，在所述用于潛水器的巖石圖像清晰化分析系統(tǒng)中，還包括:挖掘設備，設置在所述潛水器主體上，包括挖掘電機和挖掘驅動器，所述挖掘驅動器與所述挖掘電機連接，用于對前方巖石進行挖掘；水下攝像機，包括半球形防水透明罩、輔助照明子設備、C⑶視覺傳感器和超聲波測距子設備，所述半球形防水透明罩用于容納所述輔助照明子設備和所述CCD視覺傳感器，所述超聲波測距子設備用于測量所述潛水器主體距離前方巖石的距離，并作為第一相對距離輸出，所述輔助照明子設備為所述CCD視覺傳感器的水下拍攝提供輔助照明，所述CCD視覺傳感器對前方目標拍攝以獲得包含前方目標的水下圖像；所述潛水器主體包括支架、左壓力克透明筒、右壓力克透明筒、連接箍、儲物臺、機械臂、機械手、隔水密封筒、橫向螺旋槳、豎向螺旋槳、縱向螺旋槳和三個直流電機，所述支架用于將所述潛水器主體固定在水下，所述連接箍與所述支架固定連接，所述儲物臺和所述機械臂與所述連接箍分別連接，所述機械手與所述機械臂連接，所述機械臂包括大臂和與大臂連接的小臂，所述三個直流電機分別帶動所述橫向螺旋槳、所述豎向螺旋槳和所述縱向螺旋槳，以通過螺旋槳的正反轉，為潛水器主體提供6個自由度的推進動力；移動硬盤，預先存儲了灰度化巖石模版，所述灰度化巖石模版為對基準巖石進行拍攝所得到的巖石圖像執(zhí)行灰度化處理而獲得，還預先存儲了巖石面積閾值、巖石高度閾值和巖石寬度閾值，所述巖石面積閾值與潛水器挖掘輸出功率成正比，所述巖石高度閾值與潛水器瞬時爬升輸出功率成正比，所述巖石寬度閾值與所述潛水器瞬時繞行輸出功率成正比；水上浮標，設置在所述潛水器主體的上方水面上；供電設備，設置在所述水上浮標上，包括防水密封罩、太陽能供電器件、蓄電池、切換開關和電壓轉換器，所述防水密封罩用于容納所述太陽能供電器件、所述蓄電池、所述切換開關和所述電壓轉換器，所述切換開關與所述太陽能供電器件和所述蓄電池分別連接，根據(jù)蓄電池的剩余電量決定是否切換到所述太陽能供電器件以由所述太陽能供電器件供電，所述電壓轉換器與所述切換開關連接，以將通過切換開關輸入的5V電壓轉換為3.3V電壓；北斗星定位設備，設置在所述水上浮標上，由所述供電設備提供電力供應，用于接收北斗星衛(wèi)星發(fā)送的北斗星定位數(shù)據(jù)；聲納探測設備，設置在所述水上浮標上，由所述供電設備提供電力供應，用于探測所述潛水器主體到所述水上浮標的相對距離，并作為第二相對距離輸出；所述清晰化識別設備包括灰度化處理子設備、圖像分割子設備、背景估計子設備、背景剝離子設備、散射光濾除子設備和目標識別子設備；所述灰度化處理子設備與所述CCD視覺傳感器連接，用于對所述水下圖像執(zhí)行灰度化處理以獲得灰度化水下圖像；所述圖像分割子設備與所述灰度化處理子設備連接，基于所述灰度化水下圖像的分辨率自適應地對所述灰度化水下圖像進行分塊，以獲得各個分塊圖像；所述背景估計子設備與所述圖像分割子設備連接，對每一個分塊圖像執(zhí)行背景估計處理:基于每一個分塊圖像的各個像素的灰度值計算每一個分塊圖像的灰度平均值，將獲得的灰度平均值作為被計算的分塊圖像的背景灰度值；所述背景剝離子設備與所述背景估計子設備連接，將每一個分塊圖像的各個像素的灰度值減去該分塊圖像對應的背景灰度值以獲得每一個分塊圖像的去背景灰度子圖像，并將所有分塊圖像的去背景灰度子圖像合并以組成背景剝離圖像；所述散射光濾除子設備與所述背景剝離子設備、所述超聲波測距子設備和所述輔助照明子設備分別連接，以獲得所述第二相對距離和所述輔助照明亮度，并基于所述第二相對距離和所述輔助照明亮度去除所述背景剝離圖像中因為輔助照明子設備照射而在前方目標上形成的散射光成份，以獲得清晰化背景剝離圖像；所述目標識別子設備與所述散射光濾除子設備和所述移動硬盤連接，將所述清晰化背景剝離圖像與灰度化巖石模版匹配，匹配成功，則發(fā)出巖石獲取信號，將所述散射光濾除子設備中被匹配出的巖石子圖像分割并輸出，匹配識別，則發(fā)出無巖石信號；巖石狀態(tài)分析設備，與所述清晰化識別設備和所述超聲波測距子設備分別連接，當接收到所述巖石獲取信號時，基于所述第一相對距離和所述巖石子圖像占據(jù)所述水下圖像的面積百分比計算水下巖石橫向面積，基于所述第一相對距離和所述巖石子圖像縱向高度占據(jù)所述水下圖像縱向高度的高度百分比計算水下巖石高度，基于所述第一相對距離和所述巖石子圖像橫向寬度占據(jù)所述水下圖像橫向寬度的寬度百分比計算水下巖石寬度；所述單片機與所述水下攝像機、所述北斗星定位設備、所述聲納探測設備、所述超聲波測距子設備、所述清晰化識別設備和所述三個直流電機分別連接，用于監(jiān)視所述三個直流電機的工作狀態(tài)，還用于在接收到所述巖石獲取信號時，啟動所述北斗星定位設備、所述聲納探測設備、所述超聲波測距子設備以接收所述北斗星定位數(shù)據(jù)、所述第二相對距離和所述第一相對距離，基于所述北斗星定位數(shù)據(jù)、所述第二相對距離和所述第一相對距離計算并輸出巖石定位數(shù)據(jù)，并通過電纜將所述水下圖像、所述清晰化背景剝離圖像和所述巖石定位數(shù)據(jù)傳輸?shù)桨痘幚碓O備；所述單片機在接收到所述無巖石信號時，關閉所述北斗星定位設備、所述聲納探測設備、所述超聲波測距子設備；所述單片機還與所述巖石狀態(tài)分析設備、所述清晰化識別設備和所述移動硬盤分別連接，當接收到所述巖石獲取信號時，將所述水下巖石橫向面積與所述巖石面積閾值比較，所述水下巖石橫向面積小于等于所述巖石面積閾值則發(fā)出挖掘驅動信號，所述水下巖