采用神經(jīng)網(wǎng)絡識別的水下巖石避讓平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種采用神經(jīng)網(wǎng)絡識別的水下巖石避讓平臺O
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中為水下機器人配備的巖石處理設備較為簡單，巖石識別技術(shù)精度不高，巖石處理機制單一，無法適應復雜的水下環(huán)境，同時，水下機器人的結(jié)構(gòu)也較為簡單，無法在復雜的水下環(huán)境下保證正常作業(yè)。
[0003]為此，本發(fā)明提出了一種采用神經(jīng)網(wǎng)絡識別的水下巖石避讓平臺，以神經(jīng)網(wǎng)絡識別技術(shù)適應水下環(huán)境，準確識別出水下巖石情況，并能夠基于水下巖石情況，制定不同的巖石處理模式，從而避免水下機器人與巖石碰撞事故發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種采用神經(jīng)網(wǎng)絡識別的水下巖石避讓平臺，改造現(xiàn)有水下機器人的結(jié)構(gòu)，利用高精度的神經(jīng)網(wǎng)絡識別技術(shù)對巖石進行識別，同時，還使用了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，從而去除水下識別的各類干擾。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種采用神經(jīng)網(wǎng)絡識別的水下巖石避讓平臺，所述避讓平臺包括水下機器人主體、去散射光設備、特征提取設備和巖石類型識別設備，所述去散射光設備用于對水下圖像執(zhí)行去散射光處理，所述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巖石特征，所述巖石類型識別設備用于基于所述水下巖石特征確定水下巖石類型。
[0006]更具體地，在所述采用神經(jīng)網(wǎng)絡識別的水下巖石避讓平臺中，還包括:挖掘設備，設置在所述水下機器人主體上，包括挖掘電機和挖掘驅(qū)動器，所述挖掘驅(qū)動器與所述挖掘電機連接，用于對前方巖石進行挖掘；存儲設備，預先存儲了巖石面積閾值、巖石高度閾值和巖石寬度閾值，所述巖石面積閾值與挖掘設備輸出功率成正比，所述巖石高度閾值與水下機器人瞬時爬升輸出功率成正比，所述巖石寬度閾值與所述水下機器人瞬時繞行輸出功率成正比；水下拍攝設備，設置在所述水下機器人主體上，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，位于所述水下機器人主體上，用于對所述水下機器人主體前方目標測距以獲得前方目標距離；所述去散射光設備與所述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；所述水下機器人主體包括驅(qū)動設備和機器人機械架構(gòu)，所述驅(qū)動設備包括驅(qū)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(lián)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(lián)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(qū)動控制器接收所述水上處理設備發(fā)送的驅(qū)動控制信號，以根據(jù)所述驅(qū)動控制信號的內(nèi)容驅(qū)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(qū)動水下機器人主體實現(xiàn)前進、后退和左右動作，還用于根據(jù)所述驅(qū)動控制信號的內(nèi)容驅(qū)動所述沉浮電機以控制所述附帶螺旋槳，驅(qū)動水下機器人主體實現(xiàn)上升與下潛動作；預處理設備，設置在所述水下機器人主體上，與所述去散射光設備連接，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；特征提取設備，設置在所述水下機器人主體上，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巖石圖像灰度閾值范圍將所述增強水下圖像中的巖石目標識別出來以獲得水下巖石圖像；所述特征向量識別子設備與所述圖像分割子設備連接，基于所述水下巖石圖像確定水下巖石目標的8個幾何特征:歐拉孔數(shù)、圓度、角點數(shù)、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；巖石類型識別設備，設置在所述水下機器人主體上，與所述特征提取設備連接，采用8輸入2輸出的單隱層BP神經(jīng)網(wǎng)絡，以水下巖石目標的8個幾何特征作為輸入層神經(jīng)元，輸出層為水下巖石類型，所述水下巖石類型包括珍稀巖石和常規(guī)巖石；巖石狀態(tài)分析設備，與所述巖石類型識別設備、所述特征提取設備和所述超聲波測距設備分別連接，當接收到所述水下巖石類型為常規(guī)巖石時，基于所述前方目標距離和所述水下巖石圖像占據(jù)所述增強水下圖像的面積百分比計算水下巖石橫向面積，基于所述前方目標距離和所述水下巖石圖像縱向高度占據(jù)所述增強水下圖像縱向高度的高度百分比計算水下巖石高度，基于所述前方目標距離和所述水下巖石圖像橫向?qū)挾日紦?jù)所述增強水下圖像橫向?qū)挾鹊膶挾劝俜直扔嬎闼聨r石寬度；水上浮標，設置在所述水下機器人主體的上方水面上；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(guān)和電壓轉(zhuǎn)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(guān)和所述電壓轉(zhuǎn)換器，所述切換開關(guān)與所述太陽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能供電器件以由所述太陽能供電器件供電，所述電壓轉(zhuǎn)換器與所述切換開關(guān)連接，以將通過切換開關(guān)輸入的5V電壓轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)；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，用于探測所述水下機器人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，設置在所述水下機器人主體上，與所述巖石類型識別設備、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，當接收到所述水下巖石類型為珍稀巖石時，發(fā)出報警信號，并基于所述格洛納斯定位數(shù)據(jù)、所述第一相對距離和所述前方目標距離計算巖石定位數(shù)據(jù)；其中，所述飛思卡爾頂X6處理器還與所述巖石狀態(tài)分析設備、所述巖石類型識別設備和所述存儲設備分別連接，當接收到所述水下巖石類型為常規(guī)巖石時，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積小于等于所述巖石面積閾值則發(fā)出挖掘驅(qū)動信號，所述水下巖石橫向面積大于所述巖石面積閾值則進入躲避工作模式；所述飛思卡爾頂X6處理器在所述躲避工作模式中執(zhí)行以下操作:當所述水下巖石高度小于等于所述巖石高度閾值時則發(fā)出上升驅(qū)動信號，當所述水下巖石高度大于所述巖石高度閾值時，進一步判斷所述水下巖石寬度和所述巖石寬度閾值的比較結(jié)果:當所述水下巖石寬度小于等于所述巖石寬度閾值時則發(fā)出左右繞行驅(qū)動信號，否則，發(fā)出后退驅(qū)動信號；所述飛思卡爾頂X6處理器還與所述驅(qū)動