一種基于數(shù)據(jù)通信的船舶水下暗礁避讓方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，尤其涉及一種基于數(shù)據(jù)通信的船舶水下暗礁避讓方法。
【背景技術(shù)】
[0002]船舶在行駛時(shí)，如果處于淺水區(qū)或者水下暗礁過(guò)高，則船底容易與暗礁碰撞，從而導(dǎo)致船舶受損，嚴(yán)重情況下可能船舶底部進(jìn)水，導(dǎo)致船上財(cái)產(chǎn)損失和人員損傷。
[0003]為了避免出現(xiàn)船舶與水下暗礁碰撞情況發(fā)生，需要在船舶底部安置水下暗礁檢測(cè)系統(tǒng)，然而，現(xiàn)有技術(shù)中并沒(méi)有這樣的系統(tǒng)。
[0004]為此，本發(fā)明提出了一種基于數(shù)據(jù)通信的船舶水下暗礁避讓系統(tǒng)，能夠根據(jù)船舶底部暗礁的具體情況，確定船舶的處理策略，或挖掘或躲避，從而避免暗礁與船舶底部碰撞，保持船舶行駛的安全性。

【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)明提供了一種基于數(shù)據(jù)通信的船舶水下暗礁避讓系統(tǒng)，首先去除水下圖像的散射光成份，隨后采用高精度的水下暗礁識(shí)別技術(shù)對(duì)暗礁面積進(jìn)行確定，并基于水下暗礁橫向面積與暗礁面積閾值的比較結(jié)果，確定船舶的暗礁處理策略，同時(shí)還引入了水下暗礁定位技術(shù)，為船舶的行駛提供安全保障。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種基于數(shù)據(jù)通信的船舶水下暗礁避讓方法，該方法包括:1)提供一種基于數(shù)據(jù)通信的船舶水下暗礁避讓系統(tǒng)，所述避讓系統(tǒng)包括船底固定架、清晰化處理設(shè)備和暗礁識(shí)別設(shè)備，所述清晰化處理設(shè)備和所述暗礁識(shí)別設(shè)備都位于所述船底固定架上，所述清晰化處理設(shè)備用于對(duì)船底正前方的圖像執(zhí)行清晰化處理，所述暗礁識(shí)別設(shè)備用于對(duì)清晰化處理后的圖像進(jìn)行暗礁識(shí)別；以及2)運(yùn)行所述系統(tǒng)。
[0007]更具體地，在所述基于數(shù)據(jù)通信的船舶水下暗礁避讓系統(tǒng)中，還包括:挖掘設(shè)備，設(shè)置在所述船底固定架上，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)前方暗礁進(jìn)行挖掘；伽利略定位設(shè)備，設(shè)置在船舶上，用于接收伽利略衛(wèi)星發(fā)送的伽利略定位數(shù)據(jù)；供電設(shè)備，設(shè)置在船舶上，包括太陽(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；FLASH存儲(chǔ)設(shè)備，設(shè)置在船舶上，預(yù)先存儲(chǔ)了黑白閾值和像素?cái)?shù)閾值，所述黑白閾值用于對(duì)圖像執(zhí)行二值化處理，所述FLASH存儲(chǔ)設(shè)備還預(yù)先存儲(chǔ)了灰度化暗礁模版，所述灰度化暗礁模版為對(duì)基準(zhǔn)暗礁進(jìn)行拍攝所得到的暗礁圖像執(zhí)行灰度化處理而獲得；所述FLASH存儲(chǔ)設(shè)備還預(yù)先存儲(chǔ)了暗礁面積閾值、暗礁高度閾值和暗礁寬度閾值，所述暗礁面積閾值與船舶挖掘輸出功率成正比，所述暗礁高度閾值與船舶瞬時(shí)爬升輸出功率成正比，所述暗礁寬度閾值與所述船舶瞬時(shí)繞行輸出功率成正比；水下拍攝設(shè)備，位于所述船底固定架上，包括半球形防水透明罩、輔助照明子設(shè)備和CMOS攝像頭，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CMOS攝像頭，所述輔助照明子設(shè)備為所述CMOS攝像頭的水下拍攝提供輔助照明，所述CMOS攝像頭對(duì)船底正前方的目標(biāo)進(jìn)行拍攝以獲得包含船底目標(biāo)的水下圖像；超聲波測(cè)距設(shè)備，設(shè)置在所述船底固定架上，用于測(cè)量所述船底固定架距離下方暗礁的距離，并作為暗礁相對(duì)距離輸出；所述清晰化處理設(shè)備與所述CMOS攝像頭、所述超聲波測(cè)距設(shè)備和所述輔助照明子設(shè)備分別連接，以獲得所述暗礁相對(duì)距離和所述輔助照明亮度，并基于所述暗礁相對(duì)距離和所述輔助照明亮度去除所述水下圖像中因?yàn)檩o助照明子設(shè)備照射而在船底目標(biāo)上形成的散射光成份，以獲得清晰化水下圖像；所述暗礁識(shí)別設(shè)備與所述清晰化處理設(shè)備和所述FLASH存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，包括圖像預(yù)處理子設(shè)備、二值化處理子設(shè)備、列邊緣檢測(cè)子設(shè)備、行邊緣檢測(cè)子設(shè)備、目標(biāo)分割子設(shè)備和目標(biāo)識(shí)別子設(shè)備，所述圖像預(yù)處理子設(shè)備與所述清晰化處理設(shè)備連接，以對(duì)所述清晰化水下圖像依次執(zhí)行自適應(yīng)邊緣增強(qiáng)和小波濾波處理，以獲得預(yù)處理水下圖像；所述二值化處理子設(shè)備與所述圖像預(yù)處理子設(shè)備和所述FLASH存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，將所述預(yù)處理水下圖像的每一個(gè)像素的亮度與所述黑白閾值分別比較，當(dāng)像素的亮度大于所述黑白閾值時(shí)，將像素記為白色像素，當(dāng)像素的亮度小于所述黑白閾值時(shí)，將像素記為黑色像素，從而獲得二值化水下圖像；所述列邊緣檢測(cè)子設(shè)備與所述二值化處理子設(shè)備和所述FLASH存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，用于對(duì)所述二值化水下圖像，計(jì)算每列黑色像素的數(shù)目，將黑色像素的數(shù)目大于等于所述像素?cái)?shù)閾值的列記為邊緣列；所述行邊緣檢測(cè)子設(shè)備與所述二值化處理子設(shè)備和所述FLASH存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，用于對(duì)所述二值化水下圖像，計(jì)算每行黑色像素的數(shù)目，將黑色像素的數(shù)目大于等于所述像素?cái)?shù)閾值的行記為邊緣行；所述目標(biāo)分割子設(shè)備與所述列邊緣檢測(cè)子設(shè)備和所述行邊緣檢測(cè)子設(shè)備分別連接，將邊緣列和邊緣行交織的區(qū)域作為目標(biāo)存在區(qū)域，并從所述二值化水下圖像中分割出所述目標(biāo)存在區(qū)域以作為目標(biāo)子圖像輸出；所述目標(biāo)識(shí)別子設(shè)備與所述目標(biāo)分割子設(shè)備和所述FLASH存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，將所述目標(biāo)子圖像與所述灰度化暗礁模版匹配，匹配成功，則輸出存在暗礁信號(hào)，匹配失敗，則輸出不存在暗礁信號(hào)；暗礁狀態(tài)分析設(shè)備，與所述暗礁識(shí)別設(shè)備和所述超聲波測(cè)距設(shè)備分別連接，當(dāng)接收到所述存在暗礁信號(hào)時(shí)，基于所述暗礁相對(duì)距離和所述目標(biāo)子圖像占據(jù)所述二值化水下圖像的面積百分比計(jì)算水下暗礁橫向面積，基于所述暗礁相對(duì)距離和所述目標(biāo)子圖像縱向高度占據(jù)所述二值化水下圖像縱向高度的高度百分比計(jì)算水下暗礁高度，基于所述暗礁相對(duì)距離和所述目標(biāo)子圖像橫向?qū)挾日紦?jù)所述二值化水下圖像橫向?qū)挾鹊膶挾劝俜直扔?jì)算水下暗礁寬度；AT89C51單片機(jī)，設(shè)置在船舶控制室內(nèi)，通過(guò)電纜與所述暗礁識(shí)別設(shè)備連接，還與所述伽利略定位設(shè)備連接，當(dāng)接收到所述存在暗礁信號(hào)時(shí)，將所述清晰化水下圖像和所述目標(biāo)子圖像分別進(jìn)行壓縮編碼以獲得水下壓縮圖像和目標(biāo)壓縮圖像；無(wú)線(xiàn)通信接口，與所述AT89C51單片機(jī)連接，用于在接收到所述存在暗礁信號(hào)時(shí)，將所述水下壓縮圖像、所述目標(biāo)壓縮圖像和所述存在暗礁信號(hào)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到水上搜救平臺(tái)；顯示設(shè)備，與所述AT89C51單片機(jī)連接，用于在接收到所述存在暗礁信號(hào)時(shí)，顯示所述清晰化水下圖像和所述目標(biāo)子圖像，還用于顯示與所述存在暗礁信號(hào)對(duì)應(yīng)的文字信號(hào)；其中，所述AT89C51單片機(jī)還與所述暗礁狀態(tài)分析設(shè)備、所述暗礁識(shí)別設(shè)備和所述FLASH存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，當(dāng)接收到所述存在暗礁信號(hào)時(shí)，將所述水下暗礁橫向面積與所述暗礁面積閾值比較，所述水下暗礁橫向面積小于等于所述暗礁面積閾值則發(fā)出挖掘驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述水下暗礁橫向面積大于所述暗礁面積閾值則進(jìn)入躲避工作模式；所述AT89C51單片機(jī)在所述躲避工作模式中執(zhí)行以下操作:當(dāng)所述水下暗礁高度小于等于所述暗礁高度閾值時(shí)則發(fā)出上升驅(qū)動(dòng)信號(hào)，當(dāng)所述水下暗礁高度大于所述暗礁高度閾值時(shí)，進(jìn)一步判斷所述水下暗礁寬度和所述暗礁寬度閾值的比較結(jié)果:當(dāng)所述水下暗礁寬度小于等于所述暗礁寬度閾值時(shí)則發(fā)出左右繞行驅(qū)動(dòng)信號(hào)，否則，發(fā)出后退驅(qū)動(dòng)信號(hào)；所述AT89C51單片機(jī)還與船舶驅(qū)動(dòng)設(shè)備連接，以將所述上升驅(qū)動(dòng)信號(hào)、所述左右繞行驅(qū)動(dòng)信號(hào)或后退驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送到所述船舶驅(qū)動(dòng)設(shè)備；所述AT89C51單片機(jī)還與所述挖掘驅(qū)動(dòng)器連接，以將所述挖掘驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送到所述挖掘驅(qū)動(dòng)器。
[0008]更具體地，在所述基于數(shù)據(jù)通信的船舶水下暗礁避讓系統(tǒng)中:所述AT89C51單片機(jī)在接收到所述不存在暗礁信號(hào)時(shí)，關(guān)閉所述無(wú)線(xiàn)通信接口，在接收到所述存在暗礁信號(hào)時(shí)，打開(kāi)所述無(wú)線(xiàn)通信接口。
[0009]更具體地，在所述基于數(shù)據(jù)通信的船舶水下暗礁避讓系統(tǒng)中:所述暗礁識(shí)別設(shè)備與所述清晰化處理設(shè)備被集成在一塊集成電路板上。
[0010]更具體地，在所述基于數(shù)據(jù)通信的船舶水下暗礁避讓系統(tǒng)中:所述AT89C51單片機(jī)采用的壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)為MPEG-2壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。
[0011]更具體地，在所述基于數(shù)據(jù)通信的船舶水下暗礁避讓系統(tǒng)中:所述顯示設(shè)備為液晶顯示器。
[0012]更具體地，在所述基于數(shù)據(jù)通信的船舶水下暗礁避讓系統(tǒng)中，所述避讓系統(tǒng)還包括:雙聲道揚(yáng)聲器，與所述AT89C51單片機(jī)連接，用于在接收到所述存在暗礁信號(hào)時(shí)，播放與所述存在暗礁信號(hào)對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音警示文件。
【附圖說(shuō)明】
[0013]以下將結(jié)合附圖