[發明專利]一種基于機器視覺的水下潛艇動作控制機構的方法及系統

在審

• 申請號: 201711118868.1
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107908196A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 邵毅;姜凱;吳迪
• 申請（專利權）人: 青島樂愛創意科技有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;H04N7/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種水下潛艇動作控制機構，特別涉及一種基于機器視覺的水下潛艇動作控制機構的方法及系統。

背景技術

眾所周知，潛艇或稱潛水船、潛艦，是能夠在水下運行的艦艇，潛艇的種類繁多，形制各異，小到全自動或一兩人操作、作業時間數小時的小型民用潛水探測器，大至可裝載數百人，按體積可分為大型、中型或小型和水下自動機械裝置等，潛艇也是較早期就有的匿蹤載具，潛艇功能包括海洋科學研究、搶救財物、勘探開采、科學偵測、維護設備、搜索援救、海底電纜維修、水下旅游觀光、學術調查等，潛艇的操作系統用于實現潛艇下潛上浮，水下均衡，保持和變換航向、深度等，潛艇主壓載水艙注滿水時，增加重量抵消其儲備浮力，即從水面潛入水下，用壓縮空氣把主壓載水艙內的水排出，重量減小，儲備浮力恢復，即從水下浮出水面，艇內設有專門的浮力調整水艙，用于注入或排出適量的水，以調整因物資、彈藥的消耗和海水密度的改變而引起的潛艇水下浮力的變化，艇首、艇尾還設有縱傾平衡水艙，通過調整首、尾平衡水艙水量以消除潛艇在水下可能產生的縱傾，艇首（或指揮室圍殼處）和尾部各設有一對水平升降舵，用以操縱潛艇變換和保持所需要的潛航深度，艇尾裝有螺旋槳和方向舵，保證潛艇航行和變換航向，目前的潛艇需要人工來實現觀察和控制，在不適合人工作業的水下區域，增加了人工控制的負擔，而且人工控制存在主觀判斷的問題，容易出現誤差，使潛艇觸礁，人工反應的速率普遍很慢，極大的降低了水下潛艇的安全性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種基于機器視覺的水下潛艇動作控制機構的方法及系統，通過數據傳輸單元部分使其具有從客觀事物的圖像中提取信息，進行處理并加以理解的功能，最終用于實際控制，將機器視覺技術應用于水下潛艇具有人工控制所無法比擬的優勢，利用機器視覺進行控制不僅可以排除人的主觀因素的干擾，而且還能夠對這些指標進行定量描述，減小了人為觀察和控制所產生的誤差，提高了水下潛艇的安全性，在不適合人工作業的水下區域，既減少了人功測量所形成的負擔，還提高了水下潛艇的控制精度和速率。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：

本發明一種基于機器視覺的水下潛艇動作控制機構的方法，包括以下步驟：

A：初始化過程中，通過視頻采集的方式，將標準的標識物進行圖像采樣，包括形狀、顏色、大小各種信息，并將這些初始信息，作為已知數據存儲到數據傳輸單元部分的存儲器中；

B：初始化完成后，水下潛艇部分根據數據傳輸單元部分的指令開始動作，分為六種操作：前進，后退，左轉，右轉，上升，下潛，水下潛艇部分在行進過程中，通過攝像頭實時傳輸視頻信息，數據傳輸單元部分進行實時圖像處理；

C：當視頻信息采集到預存的標識物后，數據傳輸單元部分開始計算標識物的顏色、形狀、大小，并給出相應的動作指令。

作為本發明的一種優選技術方案，在步驟C中，可以根據標識物顏色、形狀分為不同的功能，主要為停止、緩行、加速等基本標識物功能分類。

作為本發明的一種優選技術方案，在步驟C中，動作指令分為警告和緊急兩種情況，警告情況為已經發現標識物，但是不需要立刻采取制動操作，可以適當規避它以便避開受保護區域，緊急情況為已經發現標識物，并且標識物的視頻信息狀態已經超過了預存的圖像采樣狀態，那么數據傳輸單元部分第一時間發出指令，調整水下潛艇部分的動作。

本發明一種基于機器視覺的水下潛艇動作控制機構的系統，包括數據傳輸單元部分和水下潛艇部分，所述數據傳輸單元部分負責接受視頻信息并進行實時圖像處理，輸出動作控制命令，所述水下潛艇部分負責實時采集圖像信息，并按照數據傳輸單元部分發出的指令進行動作。

作為本發明的一種優選技術方案，所述水下潛艇部分通過有線方式與所述數據傳輸單元部分連接。

作為本發明的一種優選技術方案，所述連接部分的連線總共五根，兩根電機控制命令線，兩根供電線路，一根視頻信號線。

作為本發明的一種優選技術方案，所述電機控制命令線采用485總線通信，所述供電線路為0V-5V。

與現有技術相比，本發明的有益效果如下：