基于圖像處理的潛艇駕駛輔助系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及潛艇民用領域，尤其涉及一種基于圖像處理的潛艇駕駛輔助系統。
【背景技術】
[0002]潛艇在民用方面應用廣泛，例如勘測水下地形或者檢測水下生物。然而，由于水下環境復雜，潛艇在行駛時，如果前方巖石過高，則前端容易與巖石碰撞，從而導致潛艇受損。為了避免出現潛艇與水下巖石碰撞情況發生，需要設計能夠避讓前方巖石的潛艇輔助設備，然而，現有技術中并沒有這樣的方案。
[0003]為此，本發明提出了一種基于圖像處理的潛艇駕駛輔助系統，涉及潛艇民用設計，通過對水下環境的分析，設計出一系列能夠適應水下環境并能夠識別巖石具體狀態的輔助電子設備，完成對巖石的識別和躲避，保持潛艇行進的安全性。

【發明內容】

[0004]為了解決現有技術存在的技術問題，本發明提供了一種基于圖像處理的潛艇駕駛輔助系統，首先通過清晰化處理設備去除水下散射光干擾，隨后通過包括自適應遞歸濾波子器件、中值濾波子器件、尺度變換增強子器件、目標分割子器件和目標識別子器件的圖像識別設備識別出巖石的具體狀態，并根據巖石的具體狀態確定巖石處理模式。
[0005]根據本發明的一方面，提供了一種基于圖像處理的潛艇駕駛輔助系統，所述輔助系統包括潛艇固定平臺、激光成像設備、散射光消除設備和巖石識別設備，所述潛艇固定平臺位于所述潛艇的前部，所述激光成像設備、所述散射光消除設備和所述巖石識別設備都位于所述潛艇固定平臺上，所述散射光消除設備用于對所述激光成像設備拍攝的、潛艇正前方的水下激光圖像進行散射光消除，所述巖石識別設備與所述散射光消除設備連接，用于探測消除散射光后的水下圖像中是否存在巖石。
[0006]更具體地，在所述基于圖像處理的潛艇駕駛輔助系統中，還包括:挖掘設備，設置在所述潛艇固定平臺上，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，用于對正前方巖石進行挖掘；FLASH存儲器件，預先存儲了巖石灰度范圍和各類巖石基準模版，所述巖石灰度范圍用于將圖像中的巖石與背景分離，所述各類巖石基準模版為對各類基準巖石預先進行拍攝所得到的各個圖像，還預先存儲了亮度閾值上限和亮度閾值下限，還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挖掘輸出功率成正比，所述巖石高度閾值與潛艇驅動控制設備瞬時爬升輸出功率成正比，所述巖石寬度閾值與潛艇驅動控制設備瞬時繞行輸出功率成正比；聲納設備，用于對潛艇前部的水下目標執行聲納圖像采集，以獲得聲納圖像；聲納圖像處理設備，與所述聲納設備和所述FLASH存儲器件分別連接，包括第一檢測子設備、第二檢測子設備和目標距離檢測子設備，所述第一檢測子設備與所述聲納設備和所述FLASH存儲器件分別連接，用于采用亮度閾值上限遍歷聲納圖像以分割出核心目標區域；所述第二檢測子設備與所述第一檢測子設備和所述FLASH存儲器件分別連接，用于以所述核心目標區域的邊緣點作為種子點，利用亮度閾值下限對核心目標區域附近的像素點進行亮度判斷，以獲得并分割出最終目標區域；所述目標距離檢測子設備與所述第二檢測子設備連接，計算最終目標區域的中心點到聲納圖像檢測原點的距離并作為目標距離輸出；所述激光成像設備，包括激光器、探測器和微控制器，所述激光器對潛艇前部的水下目標發出激光束，以在所述激光束被水下目標反射到所述探測器時，便于所述探測器的拍攝，所述微控制器與所述聲納圖像處理設備、所述激光器和所述探測器分別連接，基于目標距離和激光在水下傳播速度確定所述探測器快門的選通時間，并在選通時間到達時，選通所述探測器的快門，觸發所述探測器對水下目標進行拍攝，以獲得水下激光圖像；超長波通信器件，位于潛艇操作儀表盤內，用于與遠端的遠程處理中心建立雙向數據通信；定位器件，位于潛艇操作儀表盤內，包括慣性導航定位子器件和水聲導航子器件，使用所述慣性導航定位子器件和所述水聲導航子器件進行聯合定位，基于所述慣性導航定位子器件和所述水聲導航子器件的輸出，確定所述潛艇的當前定位數據；聲光報警器件，與數字信號處理器連接，用于在接收到聲光報警信號時，進行聲光報警操作；超聲波檢測儀，設置在所述潛艇固定平臺上，用于測量所述潛艇前部距離前方巖石的距離，并作為巖石相對距離輸出；激光強度檢測儀，設置在所述潛艇固定平臺上，用于實時檢測所述激光束被水下目標反射到所述探測器時的激光強度；所述散射光消除設備與所述激光成像設備、所述超聲波檢測儀和所述激光強度檢測儀分別連接，以獲得所述巖石相對距離和所述激光強度，并基于所述巖石相對距離和所述激光強度去除所述水下激光圖像中因為激光照射而在前方巖石上形成的散射光成份，以獲得清晰化水下圖像；所述巖石識別設備，設置在所述潛艇固定平臺上，與所述散射光消除設備和所述FLASH存儲器件分別連接，包括自適應遞歸濾波子器件、中值濾波子器件、尺度變換增強子器件、目標分割子器件和目標識別子器件；所述自適應遞歸濾波子器件與所述散射光消除設備連接，用于對所述清晰化水下圖像執行自適應遞歸濾波處理，以濾除所述清晰化水下圖像中的高斯噪聲，獲得自適應遞歸濾波圖像；所述中值濾波子器件與所述自適應遞歸濾波子器件連接，用于對所述自適應遞歸濾波圖像執行中值濾波處理，以濾除所述自適應遞歸濾波圖像中的水粒子散射成分，獲得中值濾波圖像；所述尺度變換增強子器件與所述中值濾波子器件連接，用于對所述中值濾波圖像執行尺度變換增強處理，以增強圖像中目標與背景的對比度，獲得增強圖像；所述目標分割子器件與所述尺度變換增強子器件連接，將所述增強圖像中像素灰度值在所述巖石灰度范圍內的所有像素組成巖石子圖像；所述目標識別子器件與所述目標分割子器件和所述FLASH存儲器件分別連接，將所述巖石子圖像與各類巖石基準模版逐一匹配，輸出匹配成功的巖石基準模版對應的巖石類型作為目標巖石類型；巖石狀態分析設備，與所述巖石識別設備和所述聲納圖像處理設備分別連接，當接收到所述目標巖石類型時，基于所述目標距離和所述巖石子圖像占據所述增強圖像的面積百分比計算水下巖石橫向面積，基于所述目標距離和所述巖石子圖像縱向高度占據所述增強圖像縱向高度的高度百分比計算水下巖石高度，基于所述目標距離和所述巖石子圖像橫向寬度占據所述增強圖像橫向寬度的寬度百分比計算水下巖石寬度；數字信號處理器，設置在所述潛艇固定平臺上，與所述定位器件、所述巖石識別設備和所述超長波通信器件分別連接，用于在接收到所述目標巖石類型時，將所述巖石子圖像進行基于MPEG-4壓縮標準的圖像壓縮編碼，以獲得壓縮巖石子圖像，將所述壓縮巖石子圖像、所述目標巖石類型和所述當前定位數據通過所述超長波通信器件發送到遠程處理中心；其中，所述數字信號處理器還與所述巖石狀態分析設備、所述巖石識別設備和所述FLASH存儲器件分別連接，當接收到所述目標巖石類型時，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；所述數字信號處理器在所述躲避工作模式中執行以下操作:當所述水下巖石高度小于等于所述