一種采用神經網絡識別的水下巖石檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像識別領域，尤其涉及一種采用神經網絡識別的水下巖石檢測方法。
【背景技術】
[0002]目前，常用潛水器進行水下作業(yè)以實現水下勘探、水下救援等用途。在潛水器水下行走過程中，如果處于淺水區(qū)或者水下巖石過高，如果躲避不及，很容易與水下巖石碰撞，導致潛水器受損，而由于水下的特殊環(huán)境，在水下維修潛水器造價很高，對潛水器運營部分形成極大的經濟損失，并浪費很多的時間成本。
[0003]由于水下巖石形狀大小不一，分布位置也不具備規(guī)律性，再加上水下特殊環(huán)境，導致水下巖石形狀識別異常困難，現有技術中并沒有能夠解決這一難題的方案。
[0004]為此，本發(fā)明提出了一種采用神經網絡識別的水下巖石檢測平臺，能夠針對水下特殊情況，使用適合水下環(huán)境的巖石檢測設備對水下巖石進行有效檢測，相應地制定不同的處理方式，避免潛水器與巖石直接相撞。

【發(fā)明內容】

[0005]為了解決現有技術存在的技術問題，本發(fā)明提供了一種采用神經網絡識別的水下巖石檢測平臺，改造潛水器的具體結構，同時采用包括中值濾波子設備、低通濾波子設備和同態(tài)濾波子設備的巖石分析設備對水下巖石情況進行準確分析，以識別的巖石高度為基礎，制定不同的處理策略，提高潛水器的安全性能。
[0006]根據本發(fā)明的一方面，提供了一種采用神經網絡識別的水下巖石檢測方法，該方法包括:1)提供一種采用神經網絡識別的水下巖石檢測平臺，所述檢測平臺包括潛水器主體、特征提取設備和巖石類型識別設備，所述特征提取設備和所述巖石類型識別設備都位于所述潛水器主體上，用于分別提取水下巖石特征和確定巖石類型；2)運行所述平臺。
[0007]更具體地，在所述采用神經網絡識別的水下巖石檢測平臺中，還包括:挖掘設備，設置在所述潛水器主體上，包括挖掘電機和挖掘驅動器，所述挖掘驅動器與所述挖掘電機連接，用于對前方巖石進行挖掘；超聲波測距設備，設置在所述潛水器主體上，用于測量所述潛水器主體距離前方巖石目標的距離，并作為第二相對距離輸出；靜態(tài)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潛水器驅動設備瞬時爬升輸出功率成正比，所述巖石寬度閾值與所述潛水器驅動設備瞬時繞行輸出功率成正比；所述潛水器主體包括驅動設備和潛水器機械架構，所述驅動設備包括驅動控制器、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，所述驅動控制器接收所述水上處理設備發(fā)送的驅動控制信號，以根據所述驅動控制信號的內容驅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，驅動潛水器主體實現前進、后退和左右動作，還用于根據所述驅動控制信號的內容驅動所述沉浮電機以控制所述附帶螺旋槳，驅動潛水器主體實現上升與下潛動作；水下攝像設備，設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備和所述CMOS攝像頭，所述輔助照明子設備為所述CMOS攝像頭的水下拍攝提供輔助照明，所述CMOS攝像頭對前方目標拍攝以獲得包含前方目標的水下圖像；預處理設備，設置在所述潛水器主體上，與所述CMOS攝像頭連接，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CMOS攝像頭連接，用于對所述水下圖像執(zhí)行中值濾波，以濾除所述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，設置在所述潛水器主體上，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、圓度、角點數、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，設置在所述潛水器主體上，與所述特征提取設備連接，采用8輸入2輸出的單隱層BP神經網絡，以水下巖石目標的8個幾何特征作為輸入層神經元，輸出層為水下巖石類型，所述水下巖石類型包括危險巖石和常規(guī)巖石；巖石狀態(tài)分析設備，與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時，基于所述第二相對距離和所述水下巖石圖像占據所述增強水下圖像的面積百分比計算水下巖石橫向面積，基于所述第二相對距離和所述水下巖石圖像縱向高度占據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，基于所述第二相對距離和所述水下巖石圖像橫向寬度占據所述增強水下圖像橫向寬度的寬度百分比計算水下巖石寬度；水上浮標，設置在所述潛水器主體的上方水面上；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、切換開關和電壓轉換器，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、所述切換開關和所述電壓轉換器，所述切換開關與所述太陽能供電器件和所述蓄電池分別連接，根據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，所述電壓轉換器與所述切換開關連接，以將通過切換開關輸入的5V電壓轉換為3.3V電壓；北斗星定位設備，設置在所述水上浮標上，由所述供電設備提供電力供應，用于接收北斗星衛(wèi)星發(fā)送的北斗星定位數據；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，用于探測所述潛水器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；單片機，設置在所述潛水器主體上，與所述巖石類型識別設備、所述北斗星定位設備、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危險巖石時，發(fā)出報警信號，并基于所述北斗星定位數據、所述第一相對距離和所述第二相對距離計算巖石定位數據；其中，所述單片機還與所述巖石狀態(tài)分析設備、所述巖石類型識別設備和所述靜態(tài)存儲設備分別連接，當接收到所述水下巖石類型時，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；所述單片機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)出左右繞行驅動信號，否則，發(fā)出后退驅動信號；所述單片機還與所述驅動設備連接，以將所述上升驅動信號、所述左右繞行驅動信號或后退驅動信號發(fā)送到所述驅動設備；所述單片機還與所述挖掘驅動器連接，以將所述挖掘驅動信號發(fā)送到所述挖掘驅動器。
[0008]更具體地，在所述采用神經網絡識別的水下巖石檢測平臺中，所述檢測平臺還包括:水下電纜，用于將所述單片機與水上救援中心連接，將所述報警信號和所述巖石定位數據發(fā)送到所述水上救援中心。
[0009]更具體地，在所述采用神經網絡識別的水下巖石檢測平臺中:所述單片機當接收到所述水下巖石類型為危險巖石時，啟動所述北斗星定位設備、所述聲納探測設備和所述超聲波測距設備。
[0010]更具體地，在所述采用神經網絡識別的水下巖石檢測平臺中:所述單片機當接收到所述水下巖石類型為常規(guī)巖石時，關閉所述北斗星定位設備、所述聲納探測設備和所述超聲波測距設備。
[0011]更具體地，在所述采用神經網絡識別的水下巖石檢測平臺中:所述單片機為AT89C51。
[0012]更具體地，在所述采用神經網絡識別的水下巖石檢測平臺中:所述潛水器機械架構包括支架、左壓力克透明筒、右壓力克透明筒、連接箍、儲物臺、機械臂、機械手和隔水密封筒。
【附圖說明】
[0013]以下將結合附圖對本發(fā)明的實施方案進行描述，其中:
[0014]圖1為根據本發(fā)明實施方案示出的采用神經網絡識別的水下巖石檢測平臺的結構方框圖。
[0015]附圖標記:1潛水器主體；2特征提取設備；3巖石類型識別設備
【具體實施方式】
[0016]下面將參照附圖對本發(fā)明的采用神經網絡識別的水下巖石檢測平臺的實施方案進行詳細說明。
[0017]潛水器由于智能