水下目標(biāo)中心位置搜索系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水下探測領(lǐng)域，尤其涉及一種水下目標(biāo)中心位置搜索系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著陸地資源被充分利用和開發(fā)，人們?yōu)榱藢ふ腋噘Y源，獲取更多的經(jīng)濟(jì)效益，開始將目光轉(zhuǎn)向水下資源，尤其是海洋資源。然而，水下開發(fā)首先要面對(duì)的是水下的惡劣環(huán)境，甚至一些深度的海域由于不適合人類下海探測，是人類從未觸及的區(qū)域，因而人們需要在復(fù)雜的水下狀況下探索未知水域，檢測水下地形數(shù)據(jù)和各種水下目標(biāo)位置，為日后的水下開發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)水下目標(biāo)位置探測的技術(shù)方案大多是人工下水探測或半人工式的水下探測，前者是潛水員在人類可下潛深度的水域內(nèi)進(jìn)行潛水，攜帶攝像機(jī)拍攝水下目標(biāo)位置，后者是在人類不可下潛深度的水域，下潛無人潛水設(shè)備進(jìn)行水下圖像采集，無人潛水設(shè)備是根據(jù)水面上的操作人員的指令執(zhí)行各種潛水操作。
[0004]這兩種現(xiàn)有的水下目標(biāo)探測方式都存在弊端，前者探測水域受限，對(duì)潛水員的人身安全造成威脅，后者仍脫離不了人工操作的參與，交互時(shí)間長，而且，二者都缺少有效的水下目標(biāo)探測手段，導(dǎo)致水下目標(biāo)探測效率不高，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
[0005]因此，需要一種新的水下目標(biāo)搜索系統(tǒng)，能夠不需要人員的任何操作，自動(dòng)在水下檢測到水下目標(biāo)的中心位置和水下目標(biāo)的類型和形狀，并能夠?qū)崟r(shí)傳回附有水下目標(biāo)特征的水下圖像，回傳數(shù)據(jù)可視性強(qiáng)，便于水下開發(fā)單位在水下開發(fā)時(shí)參考。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種水下目標(biāo)中心位置搜索系統(tǒng)，引用換能設(shè)備和超聲波測距設(shè)備實(shí)時(shí)確定搜索系統(tǒng)的水下位置，引用適合水下環(huán)境的圖像采集和識(shí)別技術(shù)準(zhǔn)確檢測水下目標(biāo)的形狀、中心位置和類型，還引用無線通信技術(shù)確保通信順暢，整個(gè)搜索過程不需要人力參與，提高了水下搜索系統(tǒng)的智能化水平。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種水下目標(biāo)中心位置搜索系統(tǒng)，所述搜索系統(tǒng)包括水下CMOS攝像頭、目標(biāo)搜索設(shè)備、水下電纜和無線收發(fā)設(shè)備，所述水下CMOS攝像頭用于拍攝水下圖像，所述目標(biāo)搜索設(shè)備與所述水下CMOS攝像頭連接，對(duì)所述水下圖像進(jìn)行圖像處理以識(shí)別出所述水下圖像中的水下目標(biāo)的中心位置，并將標(biāo)記了所述中心位置的所述水下圖像作為復(fù)合圖像通過所述水下電纜發(fā)送給所述無線收發(fā)設(shè)備，所述無線收發(fā)設(shè)備將所述復(fù)合圖像無線發(fā)送給遠(yuǎn)端的水下目標(biāo)搜索平臺(tái)。
[0008]更具體地，在所述水下目標(biāo)中心位置搜索系統(tǒng)中，還包括:封閉式外殼，用于容納用戶輸入設(shè)備、移動(dòng)硬盤、CMOS攝像頭、目標(biāo)搜索設(shè)備、換能設(shè)備和超聲波測距傳感設(shè)備；用戶輸入設(shè)備，用于預(yù)先存儲(chǔ)二值化閾值和黑點(diǎn)數(shù)量閾值，所述二值化閾值在0-255之間，所述二值化閾值用于將灰度化圖像處理為二值化圖像；移動(dòng)硬盤，與所述用戶輸入設(shè)備連接，用于接收并存儲(chǔ)所述二值化閾值和所述黑點(diǎn)數(shù)量閾值，還用于存儲(chǔ)各種目標(biāo)的圖像模板，所述各種目標(biāo)的圖像模板為各種目標(biāo)的基準(zhǔn)二值化圖像；換能設(shè)備，由多個(gè)分設(shè)在所述封閉式外殼底部不同位置的換能單元組成，每一個(gè)換能單元向水底發(fā)射聲波，通過測量聲波從發(fā)射聲波到接收水底回波之間時(shí)間間隔獲得所述封閉式外殼底部到水底的距離值，將多個(gè)換能單元測量到的所述封閉式外殼底部不同位置距離水底最近的距離值作為水底距離輸出；超聲波測距傳感設(shè)備，由多個(gè)在所述封閉式外殼側(cè)面且與所述水下CMOS攝像頭并排放置的超聲波測距傳感單元組成，每一個(gè)超聲波測距傳感單元用于檢測所述水下CMOS攝像頭前方目標(biāo)距離所述封閉式外殼側(cè)面的距離，并將多個(gè)超聲波測距傳感單元測量到的、所述水下CMOS攝像頭前方目標(biāo)到所述封閉式外殼側(cè)面的距離中最近的距離值作為前方目標(biāo)距離輸出；所述目標(biāo)搜索設(shè)備包括噪聲濾波器件、灰度化處理器件、邊緣檢測器件、圖像組合器件和目標(biāo)匹配器件，所述噪聲濾波器件與所述水下CMOS攝像頭連接，用于將所述水下圖像執(zhí)行高斯平滑濾波，以輸出水下平滑圖像，所述灰度化處理器件與所述噪聲濾波器件連接，用于將所述水下平滑圖像灰度化處理，以輸出水下灰度圖像，所述邊緣檢測器件與所述灰度化處理器件和所述移動(dòng)硬盤連接，基于所述二值化閾值將所述水下灰度圖像處理為水下二值化圖像，所述邊緣檢測器件對(duì)所述水下二值化圖像的每一列像素進(jìn)行檢測，如果一列像素中黑點(diǎn)像素的數(shù)量大于等于所述黑點(diǎn)數(shù)量閾值，則該列像素為目標(biāo)像素列，所述邊緣檢測器件對(duì)所述水下二值化圖像的每一行像素進(jìn)行檢測，如果一行像素中黑點(diǎn)像素的數(shù)量大于等于所述黑點(diǎn)數(shù)量閾值，則該行像素為目標(biāo)像素行，基于所有的目標(biāo)像素列和所有的目標(biāo)像素行組成目標(biāo)形狀，并將所述目標(biāo)形狀的形心作為所述水下圖像中的水下目標(biāo)的中心位置輸出，所述圖像組合器件與所述水下CMOS攝像頭和所述邊緣檢測器件分別連接，用于在所述水下圖像上標(biāo)記所述中心位置以作為復(fù)合圖像輸出，所述目標(biāo)匹配器件與所述移動(dòng)硬盤和所述邊緣檢測器件連接，將所述水下二值化圖像與所述各種目標(biāo)的圖像模板逐一匹配，以獲得匹配到的水下目標(biāo)的種類；所述無線收發(fā)設(shè)備通過水下電纜接收所述圖像組合器件輸出的復(fù)合圖像和所述目標(biāo)匹配器件輸出的水下目標(biāo)種類，并將所述復(fù)合圖像和所述水下目標(biāo)種類通過雙向無線通信鏈路無線發(fā)送給所述水下目標(biāo)搜索平臺(tái)，所述無線收發(fā)設(shè)備還用于接收所述水下目標(biāo)搜索平臺(tái)發(fā)送的控制指令；其中，所述無線收發(fā)設(shè)備還通過水下電纜與所述換能設(shè)備和所述超聲波測距傳感設(shè)備分別連接，以將所述水底距離和所述前方目標(biāo)距離通過雙向無線通信鏈路無線發(fā)送給所述水下目標(biāo)搜索平臺(tái)；所述二值化閾值用于將灰度化圖像處理為二值化圖像包括，將所述二值化閾值與灰度化圖像中的每一個(gè)像素的灰度值比較，灰度值小于所述二值化閾值的像素，用O表示該像素的像素值，該像素為黑點(diǎn)，灰度值大于等于所述二值化閾值的像素，用I表示該像素的像素值，該像素為白點(diǎn)。
[0009]更具體地，在所述水下目標(biāo)中心位置搜索系統(tǒng)中，還包括:水下電源，用于為所述搜索系統(tǒng)提供除了水下電源以外的各個(gè)水下用電設(shè)備的電力供應(yīng)。
[0010]更具體地，在所述水下目標(biāo)中心位置搜索系統(tǒng)中，所述無線收發(fā)設(shè)備為GPRS無線通信設(shè)備、3G無線通信設(shè)備或4G無線通信設(shè)備中的一種。
[0011]更具體地，在所述水下目標(biāo)中心位置搜索系統(tǒng)中，所述用戶輸入設(shè)備為鍵盤和觸摸屏。
[0012]更具體地，在所述水下目標(biāo)中心位置搜索系統(tǒng)中，所述噪聲濾波器件、所述灰度化處理器件、所述邊緣檢測器件、所述圖像組合器件和所述目標(biāo)匹配器件分別采用獨(dú)立的FPGA芯片來實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0013]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述，其中:
[0014]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的水下目標(biāo)中心位置搜索系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0015]圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的水下目標(biāo)中心位置搜索系統(tǒng)的目標(biāo)搜索設(shè)備的結(jié)構(gòu)方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的水下目標(biāo)中心位置搜索系統(tǒng)的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017]人類社會(huì)的發(fā)展，離不開對(duì)各種資源的開發(fā)和利用。在陸地資源逐漸枯竭的今天，人們把目光投向了水下，尤其是深海大洋。海底資源除了人們耳熟能詳?shù)腻i結(jié)核、深海油氣，還有熱液礦床，以及當(dāng)前最炙手可熱的天然氣水合物。天然氣水合物的儲(chǔ)量極為巨大。據(jù)估計(jì)，把人類已經(jīng)用掉的和還沒有開發(fā)石油、煤、天然氣加在一起，還趕不上天然氣水合物中有機(jī)碳總含量的一半。如果這個(gè)估計(jì)不錯(cuò)，那無疑是人類的福音，因?yàn)樗芸赡軐⒊蔀樾率兰o(jì)的新能源。
[0018]為了保證水下開發(fā)工作的