[發明專利]基于數據通信的潛水員水下巖石避讓系統

有效

• 申請號: 201510470475.1
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN105187775B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發明（設計）人: 盛澤明
• 申請（專利權）人: 盛澤明
• 主分類號: H04N7/18
• 分類號: H04N7/18;B63C11/02;B63C11/52
• 代理公司: 山東重諾律師事務所 37228
• 代理人: 冷奎亨

1.一種基于數據通信的潛水員水下巖石避讓系統，所述避讓系統包括頭頂固定平臺、巖石檢測設備和岸基控制平臺，所述巖石檢測設備位于所述頭頂固定平臺上，用于檢測潛水員正前方是否存在巖石，所述岸基控制平臺與所述巖石檢測設備連接，以接收所述巖石檢測設備的識別結果。

2.如權利要求1所述的基于數據通信的潛水員水下巖石避讓系統，其特征在于，所述避讓系統還包括：

潛水驅動設備，用于為潛水員的行進提供輔助動力，所述輔助動力的方向為上行、下浮、左向、右向、前進和后退；

挖掘設備，設置在所述頭頂固定平臺上，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；

水上浮標，設置在所述潛水員的上方水面上；

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；

格洛納斯定位設備，設置在所述水上浮標上，由所述供電設備提供電力供應，用于接收格洛納斯衛星發送的格洛納斯定位數據；

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，用于探測所述潛水員到所述水上浮標的相對距離，并作為第一相對距離輸出；

超聲波測距設備，設置在所述頭頂固定平臺上，用于測量所述潛水員距離前方巖石的距離，并作為第二相對距離輸出；

靜態存儲設備，預先存儲了巖石灰度范圍和各類巖石基準模版，所述巖石灰度范圍用于將圖像中的巖石與背景分離，所述各類巖石基準模版為對各類基準巖石預先進行拍攝所得到的各個圖像，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挖掘設備挖掘輸出功率成正比，所述巖石高度閾值與潛水驅動設備瞬時爬升輸出功率成正比，所述巖石寬度閾值與潛水驅動設備瞬時左右繞行輸出功率成正比；

攝像設備，包括半球形防水透明罩、輔助照明子設備和CMOS攝像頭，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CMOS攝像頭，所述輔助照明子設備為所述CMOS攝像頭的水下拍攝提供輔助照明，所述CMOS攝像頭對前方目標拍攝以獲得包含前方目標的水下圖像；

所述巖石檢測設備包括Daubechies小波濾波子設備、中值濾波子設備、尺度變換增強子設備、目標分割子設備和目標識別子設備；所述Daubechies小波濾波子設備與所述CMOS攝像頭連接，用于對所述水下圖像采用基于2階Daubechies小波基的小波濾波處理，以濾除所述水下圖像中的高斯噪聲，獲得小波濾波圖像；所述中值濾波子設備與所述Daubechies小波濾波子設備連接，用于對所述小波濾波圖像執行中值濾波處理，以濾除所述小波濾波圖像中的水粒子散射成分，獲得中值濾波圖像；所述尺度變換增強子設備與所述中值濾波子設備連接，用于對所述中值濾波圖像執行尺度變換增強處理，以增強圖像中目標與背景的對比度，獲得增強圖像；所述目標分割子設備與所述尺度變換增強子設備連接，將所述增強圖像中像素灰度值在所述巖石灰度范圍內的所有像素組成巖石子圖像；所述目標識別子設備與所述目標分割子設備和所述靜態存儲設備分別連接，將所述巖石子圖像與各類巖石基準模版逐一匹配，輸出匹配成功的巖石基準模版對應的巖石類型作為目標巖石類型；

巖石狀態分析設備，與所述巖石檢測設備和所述超聲波測距設備分別連接，當接收到所述目標巖石類型時，基于所述第二相對距離和所述巖石子圖像占據所述水下圖像的面積百分比計算水下巖石橫向面積，基于所述第二相對距離和所述巖石子圖像縱向高度占據所述水下圖像縱向高度的高度百分比計算水下巖石高度，基于所述第二相對距離和所述巖石子圖像橫向寬度占據所述水下圖像橫向寬度的寬度百分比計算水下巖石寬度；

飛思卡爾IMX6處理器，設置在所述頭頂固定平臺上，與所述格洛納斯定位設備、所述聲納探測設備、所述超聲波測距設備、所述岸基控制平臺和所述巖石檢測設備分別連接，用于在接收到所述目標巖石類型時，啟動所述格洛納斯定位設備、所述聲納探測設備和所述超聲波測距設備以接收所述格洛納斯定位數據、所述第一相對距離和所述第二相對距離，基于所述格洛納斯定位數據、所述第一相對距離和所述第二相對距離計算并輸出巖石定位數據，并通過電纜將所述巖石子圖像和所述目標巖石類型傳輸到所述岸基控制平臺；

其中，所述飛思卡爾IMX6處理器還與所述巖石狀態分析設備、所述巖石檢測設備和所述靜態存儲設備分別連接，當接收到所述目標巖石類型時，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出挖掘驅動信號，所述水下巖石橫向面積大于所述巖石面積閾值則進入躲避工作模式；

其中，所述飛思卡爾IMX6處理器在所述躲避工作模式中執行以下操作：當所述水下巖石高度小于等于所述巖石高度閾值時則發出上升驅動信號，當所述水下巖石高度大于所述巖石高度閾值時，進一步判斷所述水下巖石寬度和所述巖石寬度閾值的比較結果：當所述水下巖石寬度小于等于所述巖石寬度閾值時則發出左右繞行驅動信號，否則，發出后退驅動信號；

其中，所述飛思卡爾IMX6處理器還與所述潛水驅動設備連接，以將所述上升驅動信號、所述左右繞行驅動信號或后退驅動信號發送到所述驅動設備；

其中，所述飛思卡爾IMX6處理器還與所述挖掘驅動器連接，以將所述挖掘驅動信號發送到所述挖掘驅動器。