一種圖像清晰化分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種圖像清晰化分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水下環(huán)境比陸上環(huán)境更為復(fù)雜，這對(duì)潛水器的水下工作提出更高的要求。由于水下環(huán)境中對(duì)潛水器造成損壞的最主要因素是巖石，因而，需要對(duì)潛水器前方碰到巖石時(shí)制定合適的避讓處理策略，提高潛水器的安全性，以保證潛水器能夠正常工作。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中為潛水器配備的巖石處理設(shè)備較為簡(jiǎn)單，巖石識(shí)別技術(shù)精度不高，而且無(wú)法克服水中散射光對(duì)巖石分析的干擾因素，同時(shí)，潛水器的結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，無(wú)法適應(yīng)千變?nèi)f化的水下環(huán)境。
[0004]為此，本發(fā)明提出了一種用于潛水器的巖石圖像清晰化分析系統(tǒng)，能夠克服水下散射光對(duì)巖石圖像識(shí)別的干擾，同時(shí)能夠根據(jù)具體的巖石狀態(tài)制定不同的躲避或處理策略，提高潛水器的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于潛水器的巖石圖像清晰化分析系統(tǒng)，利用具有灰度化處理子設(shè)備、圖像分割子設(shè)備、背景估計(jì)子設(shè)備、背景剝離子設(shè)備、散射光濾除子設(shè)備和目標(biāo)識(shí)別子設(shè)備的清晰化識(shí)別設(shè)備精確識(shí)別出水下巖石，并根據(jù)巖石具體情況制定合適的處理策略，同時(shí)改造現(xiàn)有的潛水器結(jié)構(gòu)，使得潛水器更適合在水下行走和操作。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種圖像清晰化分析方法，該方法包括:1)提供一種用于潛水器的巖石圖像清晰化分析系統(tǒng)，所述分析系統(tǒng)包括潛水器主體、清晰化識(shí)別設(shè)備和單片機(jī)，所述清晰化識(shí)別設(shè)備和所述單片機(jī)都位于所述潛水器主體上，所述清晰化識(shí)別設(shè)備用于對(duì)水下圖像執(zhí)行清晰化處理，并檢測(cè)水下是否存在巖石，所述單片機(jī)與所述清晰化識(shí)別設(shè)備連接，用于在確定存在巖石時(shí)對(duì)巖石相關(guān)信息進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果傳送到水上；以及2)運(yùn)行所述分析系統(tǒng)。
[0007]更具體地，在所述用于潛水器的巖石圖像清晰化分析系統(tǒng)中，還包括:挖掘設(shè)備，設(shè)置在所述潛水器主體上，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)前方巖石進(jìn)行挖掘；水下攝像機(jī)，包括半球形防水透明罩、輔助照明子設(shè)備、C⑶視覺(jué)傳感器和超聲波測(cè)距子設(shè)備，所述半球形防水透明罩用于容納所述輔助照明子設(shè)備和所述CCD視覺(jué)傳感器，所述超聲波測(cè)距子設(shè)備用于測(cè)量所述潛水器主體距離前方巖石的距離，并作為第一相對(duì)距離輸出，所述輔助照明子設(shè)備為所述CCD視覺(jué)傳感器的水下拍攝提供輔助照明，所述CCD視覺(jué)傳感器對(duì)前方目標(biāo)拍攝以獲得包含前方目標(biāo)的水下圖像；所述潛水器主體包括支架、左壓力克透明筒、右壓力克透明筒、連接箍、儲(chǔ)物臺(tái)、機(jī)械臂、機(jī)械手、隔水密封筒、橫向螺旋槳、豎向螺旋槳、縱向螺旋槳和三個(gè)直流電機(jī)，所述支架用于將所述潛水器主體固定在水下，所述連接箍與所述支架固定連接，所述儲(chǔ)物臺(tái)和所述機(jī)械臂與所述連接箍分別連接，所述機(jī)械手與所述機(jī)械臂連接，所述機(jī)械臂包括大臂和與大臂連接的小臂，所述三個(gè)直流電機(jī)分別帶動(dòng)所述橫向螺旋槳、所述豎向螺旋槳和所述縱向螺旋槳，以通過(guò)螺旋槳的正反轉(zhuǎn)，為潛水器主體提供6個(gè)自由度的推進(jìn)動(dòng)力；移動(dòng)硬盤(pán)，預(yù)先存儲(chǔ)了灰度化巖石模版，所述灰度化巖石模版為對(duì)基準(zhǔn)巖石進(jìn)行拍攝所得到的巖石圖像執(zhí)行灰度化處理而獲得，還預(yù)先存儲(chǔ)了巖石面積閾值、巖石高度閾值和巖石寬度閾值，所述巖石面積閾值與潛水器挖掘輸出功率成正比，所述巖石高度閾值與潛水器瞬時(shí)爬升輸出功率成正比，所述巖石寬度閾值與所述潛水器瞬時(shí)繞行輸出功率成正比；水上浮標(biāo)，設(shè)置在所述潛水器主體的上方水面上；供電設(shè)備，設(shè)置在所述水上浮標(biāo)上，包括防水密封罩、太陽(yáng)能供電器件、蓄電池、切換開(kāi)關(guān)和電壓轉(zhuǎn)換器，所述防水密封罩用于容納所述太陽(yáng)能供電器件、所述蓄電池、所述切換開(kāi)關(guān)和所述電壓轉(zhuǎn)換器，所述切換開(kāi)關(guān)與所述太陽(yáng)能供電器件和所述蓄電池分別連接，根據(jù)蓄電池的剩余電量決定是否切換到所述太陽(yáng)能供電器件以由所述太陽(yáng)能供電器件供電，所述電壓轉(zhuǎn)換器與所述切換開(kāi)關(guān)連接，以將通過(guò)切換開(kāi)關(guān)輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓；北斗星定位設(shè)備，設(shè)置在所述水上浮標(biāo)上，由所述供電設(shè)備提供電力供應(yīng)，用于接收北斗星衛(wèi)星發(fā)送的北斗星定位數(shù)據(jù)；聲納探測(cè)設(shè)備，設(shè)置在所述水上浮標(biāo)上，由所述供電設(shè)備提供電力供應(yīng)，用于探測(cè)所述潛水器主體到所述水上浮標(biāo)的相對(duì)距離，并作為第二相對(duì)距離輸出；所述清晰化識(shí)別設(shè)備包括灰度化處理子設(shè)備、圖像分割子設(shè)備、背景估計(jì)子設(shè)備、背景剝離子設(shè)備、散射光濾除子設(shè)備和目標(biāo)識(shí)別子設(shè)備；所述灰度化處理子設(shè)備與所述CCD視覺(jué)傳感器連接，用于對(duì)所述水下圖像執(zhí)行灰度化處理以獲得灰度化水下圖像；所述圖像分割子設(shè)備與所述灰度化處理子設(shè)備連接，基于所述灰度化水下圖像的分辨率自適應(yīng)地對(duì)所述灰度化水下圖像進(jìn)行分塊，以獲得各個(gè)分塊圖像；所述背景估計(jì)子設(shè)備與所述圖像分割子設(shè)備連接，對(duì)每一個(gè)分塊圖像執(zhí)行背景估計(jì)處理:基于每一個(gè)分塊圖像的各個(gè)像素的灰度值計(jì)算每一個(gè)分塊圖像的灰度平均值，將獲得的灰度平均值作為被計(jì)算的分塊圖像的背景灰度值；所述背景剝離子設(shè)備與所述背景估計(jì)子設(shè)備連接，將每一個(gè)分塊圖像的各個(gè)像素的灰度值減去該分塊圖像對(duì)應(yīng)的背景灰度值以獲得每一個(gè)分塊圖像的去背景灰度子圖像，并將所有分塊圖像的去背景灰度子圖像合并以組成背景剝離圖像；所述散射光濾除子設(shè)備與所述背景剝離子設(shè)備、所述超聲波測(cè)距子設(shè)備和所述輔助照明子設(shè)備分別連接，以獲得所述第二相對(duì)距離和所述輔助照明亮度，并基于所述第二相對(duì)距離和所述輔助照明亮度去除所述背景剝離圖像中因?yàn)檩o助照明子設(shè)備照射而在前方目標(biāo)上形成的散射光成份，以獲得清晰化背景剝離圖像；所述目標(biāo)識(shí)別子設(shè)備與所述散射光濾除子設(shè)備和所述移動(dòng)硬盤(pán)連接，將所述清晰化背景剝離圖像與灰度化巖石模版匹配，匹配成功，則發(fā)出巖石獲取信號(hào)，將所述散射光濾除子設(shè)備中被匹配出的巖石子圖像分割并輸出，匹配識(shí)別，則發(fā)出無(wú)巖石信號(hào)；巖石狀態(tài)分析設(shè)備，與所述清晰化識(shí)別設(shè)備和所述超聲波測(cè)距子設(shè)備分別連接，當(dāng)接收到所述巖石獲取信號(hào)時(shí)，基于所述第一相對(duì)距離和所述巖石子圖像占據(jù)所述水下圖像的面積百分比計(jì)算水下巖石橫向面積，基于所述第一相對(duì)距離和所述巖石子圖像縱向高度占據(jù)所述水下圖像縱向高度的高度百分比計(jì)算水下巖石高度，基于所述第一相對(duì)距離和所述巖石子圖像橫向?qū)挾日紦?jù)所述水下圖像橫向?qū)挾鹊膶挾劝俜直扔?jì)算水下巖石寬度；所述單片機(jī)與所述水下攝像機(jī)、所述北斗星定位設(shè)備、所述聲納探測(cè)設(shè)備、所述超聲波測(cè)距子設(shè)備、所述清晰化識(shí)別設(shè)備和所述三個(gè)直流電機(jī)分別連接，用于監(jiān)視所述三個(gè)直流電機(jī)的工作狀態(tài)，還用于在接收到所述巖石獲取信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)所述北斗星定位設(shè)備、所述聲納探測(cè)設(shè)備、所述超聲波測(cè)距子設(shè)備以接收所述北斗星定位數(shù)據(jù)、所述第二相對(duì)距離和所述第一相對(duì)距離，基于所述北斗星定位數(shù)據(jù)、所述第二相對(duì)距離和所述第一相對(duì)距離計(jì)算并輸出巖石定位數(shù)據(jù)，并通過(guò)電纜將所述水下圖像、所述清晰化背景剝離圖像和所述巖石定位數(shù)據(jù)傳輸?shù)桨痘幚碓O(shè)備；所述單片機(jī)在接收到所述無(wú)巖石信號(hào)時(shí)，關(guān)閉所述北斗星定位設(shè)備、所述聲納探測(cè)設(shè)備、所述超聲波測(cè)距子設(shè)備；所述單片機(jī)還與所述巖石狀態(tài)分析設(shè)備、所述清晰化識(shí)別設(shè)備和所述移動(dòng)硬盤(pán)分別連接，當(dāng)接收到所述巖石獲取信號(hào)時(shí)，將所述水下巖石橫向面積與所述巖石面積閾值比較，所述水下巖石橫向面