[發(fā)明專利]基于激光成像的暗礁檢測(cè)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510470999.0
• 申請(qǐng)日: 2015-08-04
• 公開（公告）號(hào): CN105035282A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 劉杰
• 主分類號(hào): B63B49/00
• 分類號(hào): B63B49/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于激光成像的暗礁檢測(cè)系統(tǒng)，用于水下暗礁識(shí)別，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括激光成像設(shè)備、靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備和暗礁檢測(cè)設(shè)備，所述激光成像設(shè)備基于聲納圖像處理結(jié)果啟動(dòng)對(duì)水下激光圖像的拍攝，所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備預(yù)先存儲(chǔ)暗礁檢測(cè)所需數(shù)據(jù)，所述暗礁檢測(cè)設(shè)備與所述激光成像設(shè)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，對(duì)所述水下激光圖像進(jìn)行圖像處理以確定是否存在暗礁目標(biāo)。

2.如權(quán)利要求1所述的基于激光成像的暗礁檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)還包括：

驅(qū)動(dòng)設(shè)備，設(shè)置在所述檢測(cè)系統(tǒng)主體架構(gòu)上，用于為所述檢測(cè)系統(tǒng)的行進(jìn)提供輔助動(dòng)力，所述輔助動(dòng)力的方向?yàn)樯闲小⑾赂　⒆笙颉⒂蚁颉⑶斑M(jìn)和后退；

挖掘設(shè)備，設(shè)置在所述檢測(cè)系統(tǒng)主體架構(gòu)上，包括挖掘電機(jī)和挖掘驅(qū)動(dòng)器，所述挖掘驅(qū)動(dòng)器與所述挖掘電機(jī)連接，用于對(duì)前方暗礁進(jìn)行挖掘；

聲納設(shè)備，設(shè)置在所述檢測(cè)系統(tǒng)主體架構(gòu)上，用于對(duì)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(cè)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(chǔ)設(shè)備分別連接，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)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)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(cè)子設(shè)備與所述第一檢測(cè)子設(shè)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)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(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，設(shè)置在所述檢測(cè)系統(tǒng)主體架構(gòu)上，包括激光器、探測(cè)器和微控制器，所述激光器對(duì)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，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；

所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備，設(shè)置在所述檢測(cè)系統(tǒng)主體架構(gòu)上，預(yù)先存儲(chǔ)了亮度閾值上限和亮度閾值下限，還用于預(yù)先存儲(chǔ)黑白閾值和像素?cái)?shù)閾值，所述黑白閾值用于對(duì)圖像執(zhí)行二值化處理，所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備還預(yù)先存儲(chǔ)了灰度化暗礁模版，所述灰度化暗礁模版為對(duì)基準(zhǔn)暗礁進(jìn)行拍攝所得到的暗礁圖像執(zhí)行灰度化處理而獲得，還預(yù)先存儲(chǔ)了暗礁面積閾值、暗礁高度閾值和暗礁寬度閾值，所述暗礁面積閾值與所述挖掘設(shè)備的挖掘輸出功率成正比，所述暗礁高度閾值與所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備瞬時(shí)爬升輸出功率成正比，所述暗礁寬度閾值與所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備瞬時(shí)繞行輸出功率成正比；

所述暗礁檢測(cè)設(shè)備，設(shè)置在所述檢測(cè)系統(tǒng)主體架構(gòu)上，與所述激光成像設(shè)備連接，包括圖像預(yù)處理子設(shè)備、二值化處理子設(shè)備、列邊緣檢測(cè)子設(shè)備、行邊緣檢測(cè)子設(shè)備、目標(biāo)分割子設(shè)備和目標(biāo)識(shí)別子設(shè)備，所述圖像預(yù)處理子設(shè)備與所述激光成像設(shè)備連接，以對(duì)所述水下激光圖像依次執(zhí)行自適應(yīng)邊緣增強(qiáng)和小波濾波處理，以獲得預(yù)處理水下圖像；所述二值化處理子設(shè)備與所述圖像預(yù)處理子設(shè)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，將所述預(yù)處理水下圖像的每一個(gè)像素的亮度與所述黑白閾值分別比較，當(dāng)像素的亮度大于所述黑白閾值時(shí)，將像素記為白色像素，當(dāng)像素的亮度小于所述黑白閾值時(shí)，將像素記為黑色像素，從而獲得二值化水下圖像；所述列邊緣檢測(cè)子設(shè)備與所述二值化處理子設(shè)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，用于對(duì)所述二值化水下圖像，計(jì)算每列黑色像素的數(shù)目，將黑色像素的數(shù)目大于等于所述像素?cái)?shù)閾值的列記為邊緣列；所述行邊緣檢測(cè)子設(shè)備與所述二值化處理子設(shè)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，用于對(duì)所述二值化水下圖像，計(jì)算每行黑色像素的數(shù)目，將黑色像素的數(shù)目大于等于所述像素?cái)?shù)閾值的行記為邊緣行；所述目標(biāo)分割子設(shè)備與所述列邊緣檢測(cè)子設(shè)備和所述行邊緣檢測(cè)子設(shè)備分別連接，將邊緣列和邊緣行交織的區(qū)域作為目標(biāo)存在區(qū)域，并從所述二值化水下圖像中分割出所述目標(biāo)存在區(qū)域以作為目標(biāo)子圖像輸出；所述目標(biāo)識(shí)別子設(shè)備與所述目標(biāo)分割子設(shè)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，將所述目標(biāo)子圖像與所述灰度化暗礁模版匹配，匹配成功，則輸出存在暗礁信號(hào)，匹配失敗，則輸出不存在暗礁信號(hào)；

暗礁狀態(tài)分析設(shè)備，與所述暗礁檢測(cè)設(shè)備和所述聲納圖像處理設(shè)備分別連接，當(dāng)接收到所述存在暗礁信號(hào)時(shí)，基于所述目標(biāo)距離和所述目標(biāo)子圖像占據(jù)所述二值化水下圖像的面積百分比計(jì)算水下暗礁橫向面積，基于所述目標(biāo)距離和所述目標(biāo)子圖像縱向高度占據(jù)所述二值化水下圖像縱向高度的高度百分比計(jì)算水下暗礁高度，基于所述目標(biāo)距離和所述目標(biāo)子圖像橫向?qū)挾日紦?jù)所述二值化水下圖像橫向?qū)挾鹊膶挾劝俜直扔?jì)算水下暗礁寬度；

數(shù)字信號(hào)處理器，設(shè)置在所述檢測(cè)系統(tǒng)主體架構(gòu)上，與所述暗礁檢測(cè)設(shè)備連接，用于在接收到所述存在暗礁信號(hào)時(shí)，將所述目標(biāo)子圖像執(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存在暗礁信號(hào)通過水下電纜傳送到水上處理中心；

其中，所述數(shù)字信號(hào)處理器還與所述暗礁狀態(tài)分析設(shè)備、所述暗礁檢測(cè)設(shè)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，當(dāng)接收到所述存在暗礁信號(hào)時(shí)，將所述水下暗礁橫向面積與所述暗礁面積閾值比較，所述水下暗礁橫向面積小于等于所述暗礁面積閾值則發(fā)出挖掘驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述水下暗礁橫向面積大于所述暗礁面積閾值則進(jìn)入躲避工作模式；

其中，所述數(shù)字信號(hào)處理器在所述躲避工作模式中執(zhí)行以下操作：當(dāng)所述水下暗礁高度小于等于所述暗礁高度閾值時(shí)則發(fā)出上升驅(qū)動(dòng)信號(hào)，當(dāng)所述水下暗礁高度大于所述暗礁高度閾值時(shí)，進(jìn)一步判斷所述水下暗礁寬度和所述暗礁寬度閾值的比較結(jié)果：當(dāng)所述水下暗礁寬度小于等于所述暗礁寬度閾值時(shí)則發(fā)出左右繞行驅(qū)動(dòng)信號(hào)，否則，發(fā)出后退驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

其中，所述數(shù)字信號(hào)處理器還與所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備連接，以將所述上升驅(qū)動(dòng)信號(hào)、所述左右繞行驅(qū)動(dòng)信號(hào)或后退驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送到所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備；

其中，所述數(shù)字信號(hào)處理器還與所述挖掘驅(qū)動(dòng)器連接，以將所述挖掘驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送到所述挖掘驅(qū)動(dòng)器。