一種提高圖像處理精度的水下焊縫搜索方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字圖像領(lǐng)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(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，水下焊接主要有兩種實(shí)施方式。
[0003]第一種，人工焊接方式，即派遣潛水員攜帶焊接設(shè)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(dǎo)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(zhǔn)度也不高。
[0004]第二種，機(jī)械焊接方式，即派遣潛水器下潛到水下，采用機(jī)械焊接設(shè)備進(jìn)行焊接，這種方式通常采用圖像識別設(shè)備完成焊縫定位，然而，當(dāng)前由于水下散射光干擾以及水下圖像質(zhì)量不佳等原因，機(jī)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(shí)施水下設(shè)備自動準(zhǔn)確焊接的方案，以機(jī)械化焊接為基礎(chǔ)，改造現(xiàn)有設(shè)備，使其能夠克服各種水下干擾，準(zhǔn)確識別焊縫，自動完成焊接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種提高圖像處理精度的水下焊縫搜索平臺，改造現(xiàn)有潛水器和水下焊接設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)，引入清晰化處理設(shè)備以去除水下散射光干擾，引入包括中值濾波子設(shè)備、低通濾波子設(shè)備和同態(tài)濾波子設(shè)備的圖像預(yù)處理設(shè)備解決水下圖像質(zhì)量問題，最后基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別技術(shù)和水下定位技術(shù)完成對焊縫的準(zhǔn)確識別和定位。
[0007]根據(jù)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(shè)備、焊縫特征提取設(shè)備和焊縫類型識別設(shè)備，所述去散射光處理設(shè)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(shè)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(shè)備用于基于所述水下焊縫特征確定焊縫類型；以及2)運(yùn)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(guān)，其負(fù)極導(dǎo)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(jī)，負(fù)極連接至所述電焊鉗，正極接地；電焊鉗驅(qū)動設(shè)備，與所述電焊鉗連接，用于根據(jù)電焊鉗驅(qū)動信號驅(qū)動所述電焊鉗前往待焊接工件的焊縫位置；電焊鉗驅(qū)動電機(jī)，為一直流電機(jī)，為所述電焊鉗驅(qū)動設(shè)備對所述電焊鉗的驅(qū)動提供動力；水下拍攝設(shè)備，設(shè)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(shè)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(shè)備和所述CCD視覺傳感器，所述輔助照明子設(shè)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(biāo)拍攝以獲得包含前方目標(biāo)的水下圖像；超聲波測距設(shè)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(biāo)測距以獲得前方目標(biāo)距離；所述去散射光處理設(shè)備與所述CCD視覺傳感器、所述超聲波測距設(shè)備和所述輔助照明子設(shè)備分別連接，以獲得所述前方目標(biāo)距離和所述輔助照明亮度，并基于所述前方目標(biāo)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(shè)備照射而在前方目標(biāo)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(qū)動設(shè)備和機(jī)器人機(jī)械架構(gòu)，所述驅(qū)動設(shè)備包括驅(qū)動控制器、左舷直流減速電機(jī)、右舷直流減速電機(jī)、沉浮電機(jī)、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(jī)、所述右舷直流減速電機(jī)和所述沉浮電機(jī)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(shè)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(jī)和所述右舷直流減速電機(jī)以分別控制所述正螺旋槳和所述反螺旋槳，驅(qū)動潛水器主體實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、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(jī)以控制所述附帶螺旋槳，驅(qū)動潛水器主體實(shí)現(xiàn)上升與下潛動作；預(yù)處理設(shè)備，設(shè)置在所述潛水器主體上，與所述去散射光處理設(shè)備連接，包括中值濾波子設(shè)備、低通濾波子設(shè)備和同態(tài)濾波子設(shè)備；所述中值濾波子設(shè)備與所述去散射光處理設(shè)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(diǎn)噪聲，獲得第一濾波圖像；所述低通濾波子設(shè)備與所述中值濾波子設(shè)備連接，用于去除所述第一濾波圖像中的隨機(jī)噪聲，獲得第二濾波圖像；所述同態(tài)濾波子設(shè)備與所述低通濾波子設(shè)備連接，用于對所述第二濾波圖像執(zhí)行圖像增強(qiáng)，以獲得增強(qiáng)水下圖像；焊縫特征提取設(shè)備，設(shè)置在所述潛水器主體上，與所述預(yù)處理設(shè)備連接，包括圖像分割子設(shè)備和特征向量識別子設(shè)備，所述圖像分割子設(shè)備基于焊縫圖像灰度閾值范圍將所述增強(qiáng)水下圖像中的焊縫目標(biāo)識別出來以獲得水下焊縫圖像；所述特征向量識別子設(shè)備與所述圖像分割子設(shè)備連接，基于所述水下焊縫圖像確定水下焊縫目標(biāo)的8個幾何特征:歐拉孔數(shù)、圓度、角點(diǎn)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；焊縫類型識別設(shè)備，設(shè)置在所述潛水器主體上，與所述焊縫特征提取設(shè)備連接，采用8輸入2輸出的單隱層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以水下焊縫目標(biāo)的8個幾何特征作為輸入層神經(jīng)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(biāo)，設(shè)置在所述潛水器主體的上方水面上；供電設(shè)備，設(shè)置在所述水上浮標(biāo)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(shè)備，設(shè)置在所述水上浮標(biāo)上，由所述供電設(shè)備提供電力供應(yīng)，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(shè)備，設(shè)置在所述水上浮標(biāo)上，由所述供電設(shè)備提供電力供應(yīng)，用于探測所述潛水器主體到所述水上浮標(biāo)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(shè)置在所述潛水器主體上，與所述焊縫類型識別設(shè)備、所述格洛納斯定位設(shè)備、所述聲納探測設(shè)備和所述超聲波測距設(shè)備分別連接，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(biāo)距離計算焊縫定位數(shù)據(jù)；其中，所述飛思卡爾IMX6處理當(dāng)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(dāng)接收到所述水下焊縫類型為常規(guī)類型時，根據(jù)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(qū)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(guān)、所接地夾、所電焊機(jī)、所電焊鉗驅(qū)動設(shè)備和所電焊鉗驅(qū)動電機(jī)都設(shè)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(shù)據(jù)。
[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(shù)據(jù)包括所述報警信號和所述焊縫定位數(shù)據(jù)。
[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(shè)備集成在所述水下拍攝設(shè)備中。
【附圖說明】
[0013]以下將結(jié)合附圖對本發(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)施方案示出的提高圖像處理精度的水下焊縫搜索平臺的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0015]附圖標(biāo)記:1潛水器主體；2去散射光處理設(shè)備；3焊縫特征提取設(shè)備；4焊縫類型識別設(shè)備
【具體實(shí)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(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017]水下焊接困難重重，首先水下散