結(jié)合小波濾波和中值濾波的船下暗礁識(shí)別裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像濾波領(lǐng)域，尤其涉及一種結(jié)合小波濾波和中值濾波的船下暗礁識(shí)別裝置。
【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。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)。
[0003]為此，本發(fā)明提出了一種結(jié)合小波濾波和中值濾波的船下暗礁識(shí)別裝置，能夠改善水下激光成像效果，有效去除水下圖像中的各類(lèi)噪聲，還能夠?qū)λ掳到付ㄎ?，從而為船舶?duì)底部暗礁的躲避提供更多有價(jià)值的參考數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種結(jié)合小波濾波和中值濾波的船下暗礁識(shí)別裝置，利用聲納和聲納圖像處理設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)水下激光成像器的快門(mén)控制，提高水下激光圖像精度，同時(shí)，使用了包括Daubechies小波濾波子設(shè)備、中值濾波子設(shè)備、尺度變換增強(qiáng)子設(shè)備、目標(biāo)分割子設(shè)備和目標(biāo)識(shí)別子設(shè)備的水下暗礁識(shí)別設(shè)備提高暗礁識(shí)別準(zhǔn)確性，并根據(jù)識(shí)別到的水下暗礁的形狀確定船舶的躲避策略。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種結(jié)合小波濾波和中值濾波的船下暗礁識(shí)別裝置，所述識(shí)別裝置包括船底安裝平臺(tái)、激光成像設(shè)備和暗礁搜索設(shè)備，所述船底安裝平臺(tái)位于船底的正前側(cè)，所述激光成像設(shè)備和所述暗礁搜索設(shè)備都位于所述船底安裝平臺(tái)上，所述激光成像設(shè)備用于對(duì)船底正前側(cè)進(jìn)行激光拍攝以獲得水下激光圖像，所述暗礁搜索設(shè)備與所述激光成像設(shè)備連接，基于所述水下激光圖像確定船底正前側(cè)是否存在暗礁。
[0006]更具體地，在所述結(jié)合小波濾波和中值濾波的船下暗礁識(shí)別裝置中，還包括:挖掘設(shè)備，設(shè)置在所述船底安裝平臺(tái)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；GPS定位設(shè)備，設(shè)置在船舶上，用于接收GPS衛(wèi)星發(fā)送的GPS定位數(shù)據(jù)；移動(dòng)硬盤(pán)，設(shè)置在所述船底安裝平臺(tái)上，預(yù)先存儲(chǔ)了亮度閾值上限和亮度閾值下限，還用于預(yù)先存儲(chǔ)了暗礁灰度范圍和各類(lèi)暗礁基準(zhǔn)模版，所述暗礁灰度范圍用于將圖像中的暗礁與背景分離，所述各類(lèi)暗礁基準(zhǔn)模版為對(duì)各類(lèi)基準(zhǔn)暗礁預(yù)先進(jìn)行拍攝所得到的各個(gè)圖像，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挖掘設(shè)備挖掘輸出功率成正比，所述暗礁高度閾值與船舶動(dòng)力設(shè)備的瞬時(shí)爬升輸出功率成正比，所述暗礁寬度閾值與船舶動(dòng)力設(shè)備的瞬時(shí)繞行輸出功率成正比；聲納設(shè)備，設(shè)置在所述船底安裝平臺(tái)上，用于對(duì)水下目標(biāo)執(zhí)行聲納圖像采集，以獲得聲納圖像；聲納圖像處理設(shè)備，設(shè)置在所述船底安裝平臺(tái)上，與所述聲納設(shè)備和所述移動(dòng)硬盤(pán)分別連接，包括第一檢測(cè)子設(shè)備、第二檢測(cè)子設(shè)備和目標(biāo)距離檢測(cè)子設(shè)備，所述第一檢測(cè)子設(shè)備與所述聲納設(shè)備和所述移動(dòng)硬盤(pán)分別連接，用于采用亮度閾值上限遍歷聲納圖像以分割出核心目標(biāo)區(qū)域；所述第二檢測(cè)子設(shè)備與所述第一檢測(cè)子設(shè)備和所述移動(dòng)硬盤(pán)分別連接，用于以所述核心目標(biāo)區(qū)域的邊緣點(diǎn)作為種子點(diǎn)，利用亮度閾值下限對(duì)核心目標(biāo)區(qū)域附近的像素點(diǎn)進(jìn)行亮度判斷，以獲得并分割出最終目標(biāo)區(qū)域；所述目標(biāo)距離檢測(cè)子設(shè)備與所述第二檢測(cè)子設(shè)備連接，計(jì)算最終目標(biāo)區(qū)域的中心點(diǎn)到聲納圖像檢測(cè)原點(diǎn)的距離并作為目標(biāo)距離輸出；激光成像設(shè)備，設(shè)置在所述船底安裝平臺(tái)上，包括激光器、探測(cè)器和微控制器，所述激光器對(duì)水下目標(biāo)發(fā)出激光束，以在所述激光束被水下目標(biāo)反射到所述探測(cè)器時(shí)，便于所述探測(cè)器的拍攝，所述微控制器與所述聲納圖像處理設(shè)備、所述激光器和所述探測(cè)器分別連接，基于目標(biāo)距離和激光在水下傳播速度確定所述探測(cè)器快門(mén)的選通時(shí)間，并在選通時(shí)間到達(dá)時(shí)，選通所述探測(cè)器的快門(mén)，觸發(fā)所述探測(cè)器對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行拍攝，以獲得水下激光圖像；暗礁搜索設(shè)備包括Daubechies小波濾波子設(shè)備、中值濾波子設(shè)備、尺度變換增強(qiáng)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Daubechies小波濾波子設(shè)備與所述探測(cè)器連接，用于對(duì)所述水下激光圖像采用基于2階Daubechies小波基的小波濾波處理，以濾除所述水下激光圖像中的高斯噪聲，獲得小波濾波圖像；所述中值濾波子設(shè)備與所述Daubechies小波濾波子設(shè)備連接，用于對(duì)所述小波濾波圖像執(zhí)行中值濾波處理，以濾除所述小波濾波圖像中的水粒子散射成分，獲得中值濾波圖像；所述尺度變換增強(qiáng)子設(shè)備與所述中值濾波子設(shè)備連接，用于對(duì)所述中值濾波圖像執(zhí)行尺度變換增強(qiáng)處理，以增強(qiáng)圖像中目標(biāo)與背景的對(duì)比度，獲得增強(qiáng)圖像；所述目標(biāo)分割子設(shè)備與所述尺度變換增強(qiáng)子設(shè)備連接，將所述增強(qiáng)圖像中像素灰度值在所述暗礁灰度范圍內(nèi)的所有像素組成暗礁子圖像；所述目標(biāo)識(shí)別子設(shè)備與所述目標(biāo)分割子設(shè)備連接，將所述暗礁子圖像與各類(lèi)暗礁基準(zhǔn)模版逐一匹配，輸出匹配成功的暗礁基準(zhǔn)模版對(duì)應(yīng)的暗礁類(lèi)型作為目標(biāo)暗礁類(lèi)型；暗礁狀態(tài)分析設(shè)備，與所述暗礁搜索設(shè)備和所述聲納圖像處理設(shè)備分別連接，當(dāng)接收到所述目標(biāo)暗礁類(lèi)型時(shí)，基于所述目標(biāo)距離和所述暗礁子圖像占據(jù)所述增強(qiáng)圖像的面積百分比計(jì)算水下暗礁橫向面積，基于所述目標(biāo)距離和所述暗礁子圖像縱向高度占據(jù)所述增強(qiáng)圖像縱向高度的高度百分比計(jì)算水下暗礁高度，基于所述目標(biāo)距離和所述暗礁子圖像橫向?qū)挾日紦?jù)所述增強(qiáng)圖像橫向?qū)挾鹊膶挾劝俜直扔?jì)算水下暗礁寬度；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；AT89C51單片機(jī)，設(shè)置在船舶控制室內(nèi)，通過(guò)電纜與所述暗礁搜索設(shè)備連接，還與所述GPS定位設(shè)備和所述激光成像設(shè)備分別連接，當(dāng)接收到所述目標(biāo)暗礁類(lèi)型時(shí)，將所述水下激光圖像和所述暗礁子圖像分別進(jìn)行壓縮編碼以獲得水下壓縮圖像和目標(biāo)壓縮圖像；其中，所述AT89C51單片機(jī)還與所述暗礁狀態(tài)分析設(shè)備、所述暗礁搜索設(shè)備和所述移動(dòng)硬盤(pán)分別連接，當(dāng)接收到所述目標(biāo)暗礁類(lèi)型時(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)還與船舶動(dòng)力設(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)送到船舶動(dòng)力設(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。
[0007]更具體地，在所述結(jié)合小波濾波和中值濾波的船下暗礁識(shí)別裝置中，所述識(shí)別裝置還包括:無(wú)線通信接口，與所述AT89C51單片機(jī)連接，用于在接收到所述目標(biāo)暗礁類(lèi)型時(shí)，將所述GPS定位數(shù)據(jù)、所述水下壓縮圖像、所述目標(biāo)壓縮圖像和所述目標(biāo)暗礁類(lèi)型通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到水上處理平臺(tái)。
[0008]更具體地，在所述結(jié)合小波濾波和中值濾波的船下暗礁識(shí)別裝置中，所述識(shí)別裝置還包括:顯示設(shè)備，設(shè)置在船舶的儀表盤(pán)內(nèi)，與所述AT89C51單片機(jī)連接，用于在接收到所述目標(biāo)暗礁類(lèi)型時(shí)，顯示所述水下激光圖像和所述暗礁子圖像，還用于顯示與所述目標(biāo)暗礁類(lèi)型對(duì)應(yīng)的文字信號(hào)。
[0009]更具體地，在所述結(jié)合小波濾波和中值濾波的船下暗礁識(shí)別裝置中:所述AT89C51單片機(jī)在未接收到所述目標(biāo)暗礁類(lèi)型時(shí)，關(guān)閉所述無(wú)線通信接口，在接收到所述目標(biāo)暗礁類(lèi)型時(shí)，打開(kāi)所述無(wú)線通信接口。
[0010]更具體地，在所述結(jié)合小波濾波和中值濾波的船下暗礁識(shí)別裝置中:所述激光成像設(shè)備和所述暗礁搜索設(shè)備被集成在一塊集成電路板上。
[0011]更具體地，在所述結(jié)合小波濾波和中值濾波的船下暗礁識(shí)別裝置中:所述AT89C51單片機(jī)采用的壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)為MPEG-4壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。
[0012]更具體地，在所述結(jié)合小波濾波和中值濾波的船下暗礁識(shí)別裝置中:所述無(wú)線通信接口設(shè)置在船舶外殼上，為GPRS通信接口、3G通信接口和4G通信接口中的一種。
【附圖說(shuō)明】
[0013]以下將結(jié)合附圖對(duì)