一種提高圖像處理精度的水下焊縫搜索方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及數字圖像領域，尤其涉及一種提高圖像處理精度的水下焊縫搜索方法。
【背景技術】
[0002]現有技術中，水下焊接主要有兩種實施方式。
[0003]第一種，人工焊接方式，即派遣潛水員攜帶焊接設備執(zhí)行水下焊接，這種方式由于潛水員水下作業(yè)的局限性，導致焊接可持續(xù)差，效率低，而且，肉眼在水下識別焊縫難度較大，焊接準度也不高。
[0004]第二種，機械焊接方式，即派遣潛水器下潛到水下，采用機械焊接設備進行焊接，這種方式通常采用圖像識別設備完成焊縫定位，然而，當前由于水下散射光干擾以及水下圖像質量不佳等原因，機械化焊接中的焊縫識別精度也不高。
[0005]為此，需要一種能夠替代上述兩種方式、實施水下設備自動準確焊接的方案，以機械化焊接為基礎，改造現有設備，使其能夠克服各種水下干擾，準確識別焊縫，自動完成焊接。

【發(fā)明內容】

[0006]為了解決現有技術存在的技術問題，本發(fā)明提供了一種提高圖像處理精度的水下焊縫搜索平臺，改造現有潛水器和水下焊接設備的具體結構，引入清晰化處理設備以去除水下散射光干擾，引入包括中值濾波子設備、低通濾波子設備和同態(tài)濾波子設備的圖像預處理設備解決水下圖像質量問題，最后基于神經網絡識別技術和水下定位技術完成對焊縫的準確識別和定位。
[0007]根據本發(fā)明的一方面，提供了一種提高圖像處理精度的水下焊縫搜索方法，該方法包括:1)提供一種提高圖像處理精度的水下焊縫搜索平臺，所述搜索平臺包括潛水器主體、去散射光處理設備、焊縫特征提取設備和焊縫類型識別設備，所述去散射光處理設備用于對水下圖像執(zhí)行去散射光處理，所述焊縫特征提取設備用于提取去散射光處理后的水下圖像中的水下焊縫特征，所述焊縫類型識別設備用于基于所述水下焊縫特征確定焊縫類型；以及2)運行所述平臺。
[0008]更具體地，在所述提高圖像處理精度的水下焊縫搜索平臺中，還包括:電焊鉗，用于固定焊條，所述焊條為濕法涂料焊條，材料為低碳鋼；安全開關，其負極導線連接到所述電焊鉗；接地夾，被固定在待焊接工件上；電焊機，負極連接至所述電焊鉗，正極接地；電焊鉗驅動設備，與所述電焊鉗連接，用于根據電焊鉗驅動信號驅動所述電焊鉗前往待焊接工件的焊縫位置；電焊鉗驅動電機，為一直流電機，為所述電焊鉗驅動設備對所述電焊鉗的驅動提供動力；水下拍攝設備，設置在所述潛水器主體上，包括半球形防水透明罩、輔助照明子設備和C⑶視覺傳感器，所述半球形防水透明罩用于容納所述輔助照明子設備和所述CCD視覺傳感器，所述輔助照明子設備為所述CCD視覺傳感器的水下拍攝提供輔助照明，所述CCD視覺傳感器對前方目標拍攝以獲得包含前方目標的水下圖像；超聲波測距設備，位于所述潛水器主體上，用于對所述潛水器主體前方目標測距以獲得前方目標距離；所述去散射光處理設備與所述CCD視覺傳感器、所述超聲波測距設備和所述輔助照明子設備分別連接，以獲得所述前方目標距離和所述輔助照明亮度，并基于所述前方目標距離和所述輔助照明亮度去除所述水下圖像中因為輔助照明子設備照射而在前方目標上形成的散射光成份，以獲得清晰化水下圖像；所述潛水器主體包括驅動設備和機器人機械架構，所述驅動設備包括驅動控制器、左舷直流減速電機、右舷直流減速電機、沉浮電機、正螺旋槳、反螺旋槳、附帶螺旋槳和聯軸器，所述左舷直流減速電機、所述右舷直流減速電機和所述沉浮電機分別通過所述聯軸器與所述正螺旋槳、所述反螺旋槳和所述附帶螺旋槳連接，所述驅動控制器接收所述水上處理設備發(fā)送的驅動控制信號，以根據所述驅動控制信號的內容驅動所述左舷直流減速電機和所述右舷直流減速電機以分別控制所述正螺旋槳和所述反螺旋槳，驅動潛水器主體實現前進、后退和左右動作，還用于根據所述驅動控制信號的內容驅動所述沉浮電機以控制所述附帶螺旋槳，驅動潛水器主體實現上升與下潛動作；預處理設備，設置在所述潛水器主體上，與所述去散射光處理設備連接，包括中值濾波子設備、低通濾波子設備和同態(tài)濾波子設備；所述中值濾波子設備與所述去散射光處理設備連接，用于對所述清晰化水下圖像執(zhí)行中值濾波，以濾除所述清晰化水下圖像中的點噪聲，獲得第一濾波圖像；所述低通濾波子設備與所述中值濾波子設備連接，用于去除所述第一濾波圖像中的隨機噪聲，獲得第二濾波圖像；所述同態(tài)濾波子設備與所述低通濾波子設備連接，用于對所述第二濾波圖像執(zhí)行圖像增強，以獲得增強水下圖像；焊縫特征提取設備，設置在所述潛水器主體上，與所述預處理設備連接，包括圖像分割子設備和特征向量識別子設備，所述圖像分割子設備基于焊縫圖像灰度閾值范圍將所述增強水下圖像中的焊縫目標識別出來以獲得水下焊縫圖像；所述特征向量識別子設備與所述圖像分割子設備連接，基于所述水下焊縫圖像確定水下焊縫目標的8個幾何特征:歐拉孔數、圓度、角點數、凸凹度、光滑度、長徑比、緊密度和主軸角度，并將所述8個幾何特征組成特征向量；焊縫類型識別設備，設置在所述潛水器主體上，與所述焊縫特征提取設備連接，采用8輸入2輸出的單隱層BP神經網絡，以水下焊縫目標的8個幾何特征作為輸入層神經元，輸出層為水下焊縫類型，所述水下焊縫類型包括常規(guī)類型和無法焊接類型；水上浮標，設置在所述潛水器主體的上方水面上；供電設備，設置在所述水上浮標上，包括防水密封罩、太陽能供電器件、蓄電池、切換開關和電壓轉換器，所述防水密封罩用于容納所述太陽能供電器件、所述蓄電池、所述切換開關和所述電壓轉換器，所述切換開關與所述太陽能供電器件和所述蓄電池分別連接，根據蓄電池的剩余電量決定是否切換到所述太陽能供電器件以由所述太陽能供電器件供電，所述電壓轉換器與所述切換開關連接，以將通過切換開關輸入的5V電壓轉換為3.3V電壓；格洛納斯定位設備，設置在所述水上浮標上，由所述供電設備提供電力供應，用于接收格洛納斯衛(wèi)星發(fā)送的格洛納斯定位數據；聲納探測設備，設置在所述水上浮標上，由所述供電設備提供電力供應，用于探測所述潛水器主體到所述水上浮標的相對距離，并作為第一相對距離輸出；飛思卡爾頂X6處理器，設置在所述潛水器主體上，與所述焊縫類型識別設備、所述格洛納斯定位設備、所述聲納探測設備和所述超聲波測距設備分別連接，基于所述格洛納斯定位數據、所述第一相對距離和所述前方目標距離計算焊縫定位數據；其中，所述飛思卡爾IMX6處理當接收到所述水下焊縫類型為無法焊接類型時，發(fā)出報警信號，當接收到所述水下焊縫類型為常規(guī)類型時，根據水下焊縫圖像在清晰化水下圖像的相對位置確定電焊鉗驅動信號。
[0009]更具體地，在所述提高圖像處理精度的水下焊縫搜索平臺中:所述電焊鉗、所安全開關、所接地夾、所電焊機、所電焊鉗驅動設備和所電焊鉗驅動電機都設置在所述潛水器主體上。
[0010]更具體地，在所述提高圖像處理精度的水下焊縫搜索平臺中，還包括:水下電纜，與飛思卡爾頂X6處理器連接，用于傳輸水下數據。
[0011]更具體地，在所述提高圖像處理精度的水下焊縫搜索平臺中:所述水下數據包括所述報警信號和所述焊縫定位數據。
[0012]更具體地，在所述提高圖像處理精度的水下焊縫搜索平臺中:所述超聲波測距設備集成在所述水下拍攝設備中。
【附圖說明】
[0013]以下將結合附圖對本發(fā)明的實施方案進行描述，其中:
[0014]圖1為根據本發(fā)明實施方案示出的提高圖像處理精度的水下焊縫搜索平臺的結構方框圖。
[0015]附圖標記:1潛水器主體；2去散射光處理設備；3焊縫特征提取設備；4焊縫類型識別設備
【具體實施方式】
[0016]下面將參照附圖對本發(fā)明的提高圖像處理精度的水下焊縫搜索平臺的實施方案進行詳細說明。
[0017]水下焊接困難重重，首先水下散