基于激光圖像的水下設(shè)備檢測系統(tǒng)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圖像的水下設(shè)備檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水下設(shè)備的破損等級決定了水下設(shè)備是否能夠持續(xù)使用，是水下設(shè)備管理部門最為看重的數(shù)據(jù)之一。然而，由于現(xiàn)有技術(shù)中水下成像技術(shù)控制方式粗糙，缺乏有效的水下目標(biāo)識別設(shè)備，導(dǎo)致無法對水下設(shè)備的破損程度進(jìn)行精確檢測。
[0003]為此，需要一種基于激光圖像的水下設(shè)備檢測系統(tǒng)，能夠通過改進(jìn)現(xiàn)有的激光成像設(shè)備和水下設(shè)備檢測儀，使得能夠適應(yīng)水下工作環(huán)境，提供更高精度的水下設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，從而對水下設(shè)備管理部門的后期維護(hù)更具有參考意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于激光圖像的水下設(shè)備檢測系統(tǒng)，采用聲納和聲納圖像處理設(shè)備控制水下激光成像設(shè)備的快門，采用包含邊緣檢測技術(shù)的高精度圖像識別設(shè)備更準(zhǔn)確地檢測出水下設(shè)備，同時(shí)，輔以水下定位設(shè)置和破損等級對照表，能夠真實(shí)地確定水下設(shè)備的破損等級。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種基于激光圖像的水下設(shè)備檢測系統(tǒng)，用于水下設(shè)備識別，所述檢測系統(tǒng)包括激光成像設(shè)備和水下設(shè)備檢測儀，所述激光成像設(shè)備基于聲納圖像處理結(jié)果啟動對水下激光圖像的拍攝，所述水下設(shè)備檢測儀與所述激光成像設(shè)備連接，對所述水下激光圖像進(jìn)行設(shè)備破損程度檢測以確定是否發(fā)出破損嚴(yán)重報(bào)警信號。
[0006]更具體地，在所述基于激光圖像的水下設(shè)備檢測系統(tǒng)中，還包括:靜態(tài)存儲設(shè)備，設(shè)置在所述檢測系統(tǒng)主體架構(gòu)上，預(yù)先存儲了亮度閾值上限和亮度閾值下限，還用于預(yù)先存儲破損等級對照表，所述破損等級對照表保存了每一個(gè)破損等級所對應(yīng)的破損區(qū)域所處曲線的周長、面積和形狀參數(shù)；聲納設(shè)備，設(shè)置在所述檢測系統(tǒng)主體架構(gòu)上，用于對水下目標(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，設(shè)置在所述檢測系統(tǒng)主體架構(gòu)上，與所述聲納設(shè)備和所述靜態(tài)存儲設(shè)備分別連接，包括第一檢測子設(shè)備、第二檢測子設(shè)備和目標(biāo)距離檢測子設(shè)備，所述第一檢測子設(shè)備與所述聲納設(shè)備和所述靜態(tài)存儲設(shè)備分別連接，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；所述第二檢測子設(shè)備與所述第一檢測子設(shè)備和所述靜態(tài)存儲設(shè)備分別連接，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)距離檢測子設(shè)備與所述第二檢測子設(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，設(shè)置在所述檢測系統(tǒng)主體架構(gòu)上，包括激光器、探測器和微控制器，所述激光器對水下目標(biāo)發(fā)出激光束，以在所述激光束被水下目標(biāo)反射到所述探測器時(shí)，便于所述探測器的拍攝，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器快門的選通時(shí)間，并在選通時(shí)間到達(dá)時(shí)，選通所述探測器的快門，觸發(fā)所述探測器對水下目標(biāo)進(jìn)行拍攝，以獲得水下激光圖像；所述水下設(shè)備檢測儀包括閾值分析設(shè)備和破損區(qū)域特征提取設(shè)備；所述閾值分析設(shè)備與所述激光成像設(shè)備連接，從0-255依次選擇灰度值作為備選灰度值，使用備選灰度值將所述水下激光圖像分割為備選目標(biāo)區(qū)域圖像和備選背景區(qū)域圖像；基于備選目標(biāo)區(qū)域圖像像素總數(shù)、備選目標(biāo)區(qū)域圖像像素灰度平均值、備選背景區(qū)域圖像像素總數(shù)和備選背景區(qū)域圖像像素灰度平均值計(jì)算灰度值類間方差值，具體計(jì)算為:備選目標(biāo)區(qū)域圖像像素灰度平均值減去備選背景區(qū)域圖像像素灰度平均值，獲得的差的平方值乘以備選目標(biāo)區(qū)域圖像像素總數(shù)和備選背景區(qū)域圖像像素總數(shù)即為灰度值類間方差值；將最大灰度值類間方差值所對應(yīng)的備選灰度值作為分割閾值輸出；破損區(qū)域特征提取設(shè)備，與所述閾值分析設(shè)備、所述水下激光圖像和所述靜態(tài)存儲設(shè)備分別連接以獲得所述分割閾值，包括背景分割子設(shè)備、破損區(qū)域連通子設(shè)備、特征識別子設(shè)備和破損等級識別子設(shè)備；所述背景分割子設(shè)備與所述閾值分析設(shè)備和所述水下激光圖像分別連接，使用分割閾值將所述水下激光圖像分割為最終目標(biāo)區(qū)域圖像和最終背景區(qū)域圖像；所述破損區(qū)域連通子設(shè)備與所述背景分割子設(shè)備連接，用于基于最終目標(biāo)區(qū)域圖像中區(qū)域邊界上相鄰像素的連通性，確定將區(qū)域包圍起來的封閉曲線；所述特征識別子設(shè)備與所述破損區(qū)域連通子設(shè)備連接，基于所述封閉曲線確定破損區(qū)域的周長、面積和形狀參數(shù)，所述形狀參數(shù)等于周長的平方除以面積的4π ;所述破損等級識別子設(shè)備與所述閾值分析設(shè)備和所述靜態(tài)存儲設(shè)備分別連接，基于確定的周長、面積和形狀參數(shù)在破損等級對照表中查找對應(yīng)的破損等級以作為目標(biāo)破損等級輸出；數(shù)字信號處理器，設(shè)置在所述檢測系統(tǒng)主體架構(gòu)上，與所述水下設(shè)備檢測儀連接，用于在接收到所述目標(biāo)破損等級時(shí)，將所述水下激光圖像執(zhí)行MPEG-4壓縮編碼以獲得壓縮圖像，并將所述壓縮圖像和所述目標(biāo)破損等級通過水下電纜傳送到水上處理中心；其中，所述背景分割子設(shè)備、所述破損區(qū)域連通子設(shè)備、所述特征識別子設(shè)備和所述破損等級識別子設(shè)備分別采用不同的FPGA芯片來實(shí)現(xiàn)。
[0007]更具體地，在所述基于激光圖像的水下設(shè)備檢測系統(tǒng)中:所述水下設(shè)備檢測儀設(shè)置在所述檢測系統(tǒng)主體架構(gòu)上，與所述激光成像設(shè)備連接。
[0008]更具體地，在所述基于激光圖像的水下設(shè)備檢測系統(tǒng)中，所述檢測系統(tǒng)還包括:GPS定位設(shè)備，設(shè)置在所述檢測系統(tǒng)主體架構(gòu)上方的水面浮標(biāo)上，與所述數(shù)字信號處理器連接，用于在接收到所述目標(biāo)破損等級時(shí)，將接收到的GPS定位數(shù)據(jù)發(fā)送到水上處理中心。
[0009]更具體地，在所述基于激光圖像的水下設(shè)備檢測系統(tǒng)中:所述GPS定位設(shè)備包括太陽能光伏板，用于為所述GPS定位設(shè)備提供電力供應(yīng)。
[0010]更具體地，在所述基于激光圖像的水下設(shè)備檢測系統(tǒng)中:所述數(shù)字信號處理器為TI公司的DSP芯片，所述靜態(tài)存儲設(shè)備為SDRAM。
[0011]更具體地，在所述基于激光圖像的水下設(shè)備檢測系統(tǒng)中:所述數(shù)字信號處理器在接收到所述目標(biāo)破損等級大于等于預(yù)設(shè)破損等級閾值時(shí)，向所述水上處理中心發(fā)送水下設(shè)備破損報(bào)警信號。
【附圖說明】
[0012]以下將結(jié)合附圖對本發(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圖像的水下設(shè)備檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0014]附圖標(biāo)記:1激光成像設(shè)備；2水下設(shè)備檢測儀
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將參照附圖對本發(fā)明的基于激光圖像的水下設(shè)備檢測系統(tǒng)的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0016]對于水下設(shè)備的目標(biāo)檢測，由于現(xiàn)有技術(shù)中的激光成像控制技術(shù)較為粗糙，而且缺乏能夠適應(yīng)水下工作環(huán)境的圖像識別定位設(shè)備，使得水下設(shè)備的狀態(tài)檢測精度不高，無法真正實(shí)施。
[0017]為了克服上述不足，本發(fā)明搭建了一種基于激光圖像的水下設(shè)備檢測系統(tǒng)，采用聲納和聲納圖像處理設(shè)備準(zhǔn)確控制水下激光成像，而且輔以有針對性的水下定位技術(shù)和水下目標(biāo)識別技術(shù)，使得水下設(shè)備缺陷等級檢測成為可能。
[0018