[發明專利]一種海洋牧場網箱的健康監測方法

有效

• 申請號: 201810906237.4
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN109145794B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 杜海;趙云鵬;史彥君
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06Q50/02;A01K61/60;G01S19/42;H04B1/69;H04N7/18
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

1.一種海洋牧場網箱的健康監測方法，采用的健康監測裝置包括裝有GPS的四旋翼或多旋翼無人機(1)、攝像機(3)、固定架(2)以及LoRa擴頻通信圖像處理板(4)；所述的攝像機(3)為帶有定焦鏡頭的低照度、高動態范圍的單色工業攝像機，其數量與無人機(1)的數量一致；LoRa擴頻通信圖像處理板(4)的數量與攝像機(3)的數量一致；

健康監測裝置采用基于LoRa擴頻通信的數據傳輸結構；攝像機(3)通過相機接口與LoRa擴頻通信圖像處理板(4)相連，共同組成圖像測量單元，為健康監測系統的核心部分；天線(5)與LoRa擴頻通信圖像處理板(4)相連；圖像測量單元通過固定架(2)與無人機(1)相連，并從無人機電源箱中得到供電；在對海上網箱(6)進行健康監測時，首先根據現場網箱(6)的分布情況，設定一系列的GPS點位并生成“之”字形飛行軌跡；然后利用攝像機(3)采集現場圖像，并在LoRa擴頻通信圖像處理板(4)中對網箱(6)邊框進行識別，并計算中心位置；接下來同時比對GPS點位處網箱(6)中心的位置變化、鄰近網箱(6)邊緣方向的一致性以及網箱邊緣線是否異常；最后將判別比對結果與設定的閾值相比較，從而得到網箱(6)狀態是否健康的判斷，同時將此判斷結果與診斷數據一同采用LoRa擴頻通信發送到遠程接收端；

具體步驟如下：

步驟A：將攝像機(3)與LoRa擴頻通信圖像處理板(4)相連構成圖像測量單元，并通過固定架(2)安裝在無人機(1)的下方；與此同時，將此圖像測量單元的供電接口與無人機(1)的電源相連，并將無線傳輸天線接到LoRa擴頻通信圖像處理板(4)后面的接口處；

步驟B：無人機(1)布置完畢后，根據海上網箱(6)的位置生成無人機飛行軌跡的GPS點位，并按“之”字形規劃飛行路徑；

步驟C：初次運行時，無人機(1)按設定的GPS點位進行飛行，并在每個GPS點位處進行圖像采集，并對圖像中的數據進行Canny邊緣檢測和Harris角點檢測，同時使用Hough變換進行直線檢測，從而利用邊緣追蹤方法識別每個網箱(6)的邊框；再根據網箱(6)的邊緣信息計算網箱(6)的中心位置；經過多次飛行經相同的GPS點位后計算每個網箱圖像中心的平均值，并在GPS點位處對網箱(6)進行編號，每個網箱編號唯一；最后，將GPS點位、網箱編號以及網箱(6)中心位置相對應，并生成數據比對表記錄在LoRa擴頻通信圖像處理板(4)的存儲空間內；

步驟D：當進行海上網箱(6)的健康監測過程中，無人機(1)按照設定的GPS點位進行飛行，并在每個點位處使用攝像機(3)進行現場的圖像采集；接下來在LoRa擴頻通信圖像處理板(4)中使用Harris方法進行角點檢測，并使用Canny邊緣檢測和Hough變換法進行網箱(6)的個體識別，同時計算其中心位置；之后在步驟C生成的數據比對表中將得到的中心位置與該點位的網箱編號相對應；當對應不上時，根據近鄰網箱(6)的對應關系來推斷該網箱的編號，并記錄中心坐標差異，同時視為異常現象；

步驟E：根據鄰近網箱(6)排放的規則性，將各個網箱(6)的同側角點進行直線擬合或使用二次曲線擬合，當某一網箱(6)的角點距離擬合線較大時，記錄距離差異值，并視為異常；與此同時，對各個GPS點位處的網箱(6)邊緣進行檢測：使用邊緣點進行直線擬合或二次曲線擬合，當其邊緣滿足擬合線約束時，視作網箱結構正常，否則視為異常，并記錄邊緣擬合差異值；

步驟F：將步驟D和步驟E的分析結果與網箱編號相對應，通過LoRa擴頻通信圖像處理板(4)的通信接口與天線(5)連接，將異常判斷結果以及三個差異值發送到遠程的數據接收端；

步驟G：反復執行步驟D至步驟F，直到完成一次巡檢任務。