[發明專利]一種基于激光檢測技術的水下目標識別系統

有效

• 申請號: 202110023550.5
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112926381B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 劉興高;任洪男;王文海;張志猛;張澤銀
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06V10/764
• 分類號: G06V10/764;G06V10/30;G06V20/00;G06V10/82;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種基于激光檢測技術的水下目標識別系統，其由激光雷達、數據庫和上位機依次相連而成。所述激光雷達對所檢測水下區域進行照射掃描獲取圖片數據，之后所述數據庫存儲檢測到的圖片數據，最終所述上位機從數據庫中提取數據并對數據進一步處理。上位機處理過程包括圖像數據處理模塊、特征提取模塊、檢測識別模塊以及結果顯示模塊。本發明運用退化模型反推恢復圖像的圖片復原技術提升系統準確性，運用角點檢測識別算法提升系統智能性，從而提供了一種智能性強、識別準確率高的水下目標識別系統。

技術領域

本發明涉及激光雷達處理領域和目標檢測識別領域，特別地，涉及一種基于激光檢測技術的水下目標檢測識別技術，是水下目標識別的新技術。

背景技術

近年來，目標識別技術已經廣泛的應用到了我們的國民經濟和空間技術等領域。盡管目標識別技術在識別地面上物體的應用已經比較成熟，但是在識別水下物體方面還存在許多不足之處，使得目標識別技術在水下作業時面臨很多困難。因為水下環境特別是海洋環境情況復雜，所以在進行目標識別時伴隨著許多挑戰，比如視野模糊導致圖片數據不理想以及所拍攝物體輪廓不清等挑戰。

雖然聲學系統已經并將繼續用于執行大范圍的探測搜索工作，但聲吶探測器卻極易受到噪聲的干擾，但基于激光的系統由于其提供高分辨率圖像的潛力而獲得了興趣。

激光雷達由于其自身分辨率高、抗有源干擾能力強、體積小、質量輕的優勢而得到了最廣泛的應用。激光雷達工作原理為以激光作為信號源，由激光器發射出的脈沖激光，打到物體上時會引起散射，一部分光波會反射到激光雷達的接收器上，根據激光測距原理計算，就得到從激光雷達到目標點的距離，脈沖激光不斷地掃描目標物，就可以得到目標物上全部目標點的數據，用此數據進行成像處理后，就可得到精確的三維立體圖像?？梢钥焖俨⒏邷蚀_率地收集，在白天和晚上都可以很好地運行。

對于水下目標檢測及識別而言，研究的主要目標是提高目標識別的準確率。這不僅具有重要的理論意義和實際意義，而且也是國內外水下目標檢測識別的難點和熱點。

發明內容

為了克服目前水下目標檢測識別準確率不高的難題，本發明的目的在于提供一種基于激光檢測技術以及角點檢測識別算法的水下目標識別系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于激光檢測技術的水下目標識別系統，包括激光雷達、數據庫以及上位機，激光雷達、數據庫和上位機依次相連。其特征在于：所述激光雷達對所檢測水下區域進行照射掃描獲取圖片數據，之后所述數據庫存儲檢測到的圖片數據，最終所述上位機從數據庫中提取數據并對數據進一步處理。所述的上位機包括：

圖像數據處理模塊，用于對檢測到的圖像進行降噪且進行數據增強操作，解決水下視野模糊導致圖像數據不理想的問題，采用如下過程完成：

1.1)從數據庫中采集N張帶有噪聲的灰度圖像，取其灰度值為x_i,i＝1,2,...,N，作為訓練樣本；

1.2)對上述灰度值取對數，得到對數變換后的灰度值：y_i＝g×ln(1+x_i)，其中y_i表示第i張圖像對數變換后的灰度值，g表示對數變換系數；

1.3)將對數變換后的圖像與原圖像混合在一起，作為新的訓練樣本n_j,j＝1,2,...,2N；

1.4)在圖像拍攝過程中由于各種原因會造成圖像退化，圖像退化模型如下：

g(x,y)＝h(x,y)＊f(x,y)+η(x,y)

其中，＊為卷積符號，f(x,y)為輸入圖像，g(x,y)為退化圖像，h(x,y)為退化函數，η(x,y)為加性噪聲，將上式進行傅里葉變換有：

G(u,v)＝H(u,v)F(u,v)+N(u,v)