[發明專利]一種水下環境探測的方法

在審

• 申請號: 202210340600.7
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114627160A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 胡偉凡;熊勇;趙花梅;王斌;黎其源;王敏輝;林明輝;游倩
• 申請（專利權）人: 江南工業集團有限公司
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T5/00;G06V20/05
• 代理公司: 長沙大珂知識產權代理事務所(普通合伙) 43236
• 代理人: 易娜

1.一種水下環境探測的方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：采集水下環境圖像，并利用水下圖像增強算法對采集的水下環境圖像進行增強處理；

S2：對增強后的水下環境圖像進行二值化處理，生成水下柵格地圖圖像；

S3：利用D*算法在水下柵格地圖圖像中進行路徑規劃，確定水下環境探測裝置在水下探測的行駛軌跡點；

S4：對水下環境探測裝置的行駛軌跡點進行優化，得到水下環境探測裝置的避障路徑軌跡，并標記在行駛過程中探測到的水下障礙。

2.如權利要求1所述的一種水下環境探測裝置探測方法，其特征在于，所述S1步驟中利用水下圖像增強算法對水下環境圖像進行增強處理，包括：

所述水下圖像增強算法流程為：

1)提取水下環境圖像的光照分量：

其中：

I(s,t)表示水下環境圖像中像素(s,t)的像素值；

I_G(i,j)表示水下環境圖像中像素(i,j)的光照分量值；

表示核函數；

b表示距離參數，將其設置為2；

c表示亮度參數，將其設置為0.2；

2)提取水下環境圖像的亮度值：

I_V(i,j)＝max{R(i,j),G(i,j),B(i,j)}

其中：

R(i,j),G(i,j),B(i,j)表示水下環境圖像中像素(i,j)分別在RGB顏色通道上的顏色值；

I_V(i,j)表示水下環境圖像中像素(i,j)的亮度值；

3)計算水下環境圖像中不同像素的伽馬增強系數值：

其中：

γ_i,j表示水下環境圖像中像素(i,j)的伽馬增強系數值；

mean表示水下環境圖像的平均光照分量值；

4)利用伽馬增強系數值對水下環境圖像中的每個像素進行增強處理，所述增強處理的公式為：

其中：

I′_v(i,j)為水下環境圖像中像素(i,j)增強后的亮度值。

3.如權利要求1所述的一種水下環境探測裝置探測方法，其特征在于，所述S2步驟中對增強后的水下環境圖像進行二值化處理，包括：

利用灰度化方法對增強后的水下環境圖像進行預處理，將水下環境圖像像素的RGB顏色分量轉換為灰度值，得到水下環境圖像的灰度圖，所述灰度化方法的公式為：

Gray_(i,j)＝R_(i,j)×0.314+G_(i,j)×0.591+B_(i,j)×0.113

其中：

R_(i,j),G_(i,j),B_(i,j)分別為水下環境圖像像素(i,j)在R，G，B三個顏色分量中的顏色值；

Gray_(i,j)為像素(i,j)的灰度值；

對水下環境圖像的灰度圖進行二值化的預處理，所述二值化預處理的流程為：

1)計算水下圖像灰度圖的平均灰度：

其中：

M×N像素為灰度圖的大小；

k表示灰度圖的灰度級；

ρ(k)為灰度級為k的像素出現的概率；

n(k)為灰度級為k的像素出現的個數；

2)以灰度級m為分割閾值，小于此閾值為背景，大于等于此閾值為前景，從而將灰度圖分成前景和背景，則背景灰度值為：

背景數比例為：

前景灰度值為：

前景數比例為：

3)計算前景和背景的方差：

σ＝w_b×(μ_b-μ)²+w_f×(μ_f-μ)²

通過對分割閾值m進行修改，使得前景和背景的方差達到最大，此時的分割閾值為最佳分割閾值，并以最佳分割閾值進行灰度圖的二值化分割處理，得到二值化的水下環境圖像，其中二值化水下環境的前景為水下環境探測裝置拍攝到的水下障礙物。