基于數據通信的船舶水下暗礁避讓系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及數據通信領域，尤其涉及一種基于數據通信的船舶水下暗礁避讓系統。
【背景技術】
[0002]船舶在行駛時，如果處于淺水區或者水下暗礁過高，則船底容易與暗礁碰撞，從而導致船舶受損，嚴重情況下可能船舶底部進水，導致船上財產損失和人員損傷。
[0003]為了避免出現船舶與水下暗礁碰撞情況發生，需要在船舶底部安置水下暗礁檢測系統，然而，現有技術中并沒有這樣的系統。
[0004]為此，本發明提出了一種基于數據通信的船舶水下暗礁避讓系統，能夠根據船舶底部暗礁的具體情況，確定船舶的處理策略，或挖掘或躲避，從而避免暗礁與船舶底部碰撞，保持船舶行駛的安全性。

【發明內容】

[0005]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數據通信的船舶水下暗礁避讓系統，首先去除水下圖像的散射光成份，隨后采用高精度的水下暗礁識別技術對暗礁面積進行確定，并基于水下暗礁橫向面積與暗礁面積閾值的比較結果，確定船舶的暗礁處理策略，同時還引入了水下暗礁定位技術，為船舶的行駛提供安全保障。
[0006]根據本發明的一方面，提供了一種基于數據通信的船舶水下暗礁避讓系統，所述避讓系統包括船底固定架、清晰化處理設備和暗礁識別設備，所述清晰化處理設備和所述暗礁識別設備都位于所述船底固定架上，所述清晰化處理設備用于對船底正前方的圖像執行清晰化處理，所述暗礁識別設備用于對清晰化處理后的圖像進行暗礁識別。
[0007]更具體地，在所述基于數據通信的船舶水下暗礁避讓系統中，還包括:挖掘設備，設置在所述船底固定架上，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，用于對前方暗礁進行挖掘；伽利略定位設備，設置在船舶上，用于接收伽利略衛星發送的伽利略定位數據；供電設備，設置在船舶上，包括太陽能供電器件、蓄電池、切換開關和電壓轉換器，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；FLASH存儲設備，設置在船舶上，預先存儲了黑白閾值和像素數閾值，所述黑白閾值用于對圖像執行二值化處理，所述FLASH存儲設備還預先存儲了灰度化暗礁模版，所述灰度化暗礁模版為對基準暗礁進行拍攝所得到的暗礁圖像執行灰度化處理而獲得；所述FLASH存儲設備還預先存儲了暗礁面積閾值、暗礁高度閾值和暗礁寬度閾值，所述暗礁面積閾值與船舶挖掘輸出功率成正比，所述暗礁高度閾值與船舶瞬時爬升輸出功率成正比，所述暗礁寬度閾值與所述船舶瞬時繞行輸出功率成正比；水下拍攝設備，位于所述船底固定架上，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攝像頭對船底正前方的目標進行拍攝以獲得包含船底目標的水下圖像；超聲波測距設備，設置在所述船底固定架上，用于測量所述船底固定架距離下方暗礁的距離，并作為暗礁相對距離輸出；所述清晰化處理設備與所述CMOS攝像頭、所述超聲波測距設備和所述輔助照明子設備分別連接，以獲得所述暗礁相對距離和所述輔助照明亮度，并基于所述暗礁相對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船底目標上形成的散射光成份，以獲得清晰化水下圖像；所述暗礁識別設備與所述清晰化處理設備和所述FLASH存儲設備分別連接，包括圖像預處理子設備、二值化處理子設備、列邊緣檢測子設備、行邊緣檢測子設備、目標分割子設備和目標識別子設備，所述圖像預處理子設備與所述清晰化處理設備連接，以對所述清晰化水下圖像依次執行自適應邊緣增強和小波濾波處理，以獲得預處理水下圖像；所述二值化處理子設備與所述圖像預處理子設備和所述FLASH存儲設備分別連接，將所述預處理水下圖像的每一個像素的亮度與所述黑白閾值分別比較，當像素的亮度大于所述黑白閾值時，將像素記為白色像素，當像素的亮度小于所述黑白閾值時，將像素記為黑色像素，從而獲得二值化水下圖像；所述列邊緣檢測子設備與所述二值化處理子設備和所述FLASH存儲設備分別連接，用于對所述二值化水下圖像，計算每列黑色像素的數目，將黑色像素的數目大于等于所述像素數閾值的列記為邊緣列；所述行邊緣檢測子設備與所述二值化處理子設備和所述FLASH存儲設備分別連接，用于對所述二值化水下圖像，計算每行黑色像素的數目，將黑色像素的數目大于等于所述像素數閾值的行記為邊緣行；所述目標分割子設備與所述列邊緣檢測子設備和所述行邊緣檢測子設備分別連接，將邊緣列和邊緣行交織的區域作為目標存在區域，并從所述二值化水下圖像中分割出所述目標存在區域以作為目標子圖像輸出；所述目標識別子設備與所述目標分割子設備和所述FLASH存儲設備分別連接，將所述目標子圖像與所述灰度化暗礁模版匹配，匹配成功，則輸出存在暗礁信號，匹配失敗，則輸出不存在暗礁信號；暗礁狀態分析設備，與所述暗礁識別設備和所述超聲波測距設備分別連接，當接收到所述存在暗礁信號時，基于所述暗礁相對距離和所述目標子圖像占據所述二值化水下圖像的面積百分比計算水下暗礁橫向面積，基于所述暗礁相對距離和所述目標子圖像縱向高度占據所述二值化水下圖像縱向高度的高度百分比計算水下暗礁高度，基于所述暗礁相對距離和所述目標子圖像橫向寬度占據所述二值化水下圖像橫向寬度的寬度百分比計算水下暗礁寬度；AT89C51單片機，設置在船舶控制室內，通過電纜與所述暗礁識別設備連接，還與所述伽利略定位設備連接，當接收到所述存在暗礁信號時，將所述清晰化水下圖像和所述目標子圖像分別進行壓縮編碼以獲得水下壓縮圖像和目標壓縮圖像；無線通信接口，與所述AT89C51單片機連接，用于在接收到所述存在暗礁信號時，將所述水下壓縮圖像、所述目標壓縮圖像和所述存在暗礁信號通過無線通信網絡發送到水上搜救平臺；顯示設備，與所述AT89C51單片機連接，用于在接收到所述存在暗礁信號時，顯示所述清晰化水下圖像和所述目標子圖像，還用于顯示與所述存在暗礁信號對應的文字信號；其中，所述AT89C51單片機還與所述暗礁狀態分析設備、所述暗礁識別設備和所述FLASH存儲設備分別連接，當接收到所述存在暗礁信號時，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出挖掘驅動信號，所述水下暗礁橫向面積大于所述暗礁面積閾值則進入躲避工作模式；所述AT89C51單片機在所述躲避工作模式中執行以下操作:當所述水下暗礁高度小于等于所述暗礁高度閾值時則發出上升驅動信號，當所述水下暗礁高度大于所述暗礁高度閾值時，進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果:當所述水下暗礁寬度小于等于所述暗礁寬度閾值時則發出左右繞行驅動信號，否則，發出后退驅動信號；所述AT89C51單片機還與船舶驅動設備連接，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送到所述船舶驅動設備；所述AT89C51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送到所述挖掘驅動器。
[0008]更具體地，在所述基于數據通信的船舶水下暗礁避讓系統中:所述AT89C51單片機在接收到所述不存在暗礁信號時，關閉所述無線通信接口，在接收到所述存在暗礁信號時，打開所述無線通信接口。
[0009]更具體地，在所述基于數據通信的船舶水下暗礁避讓系統中:所述暗礁識別設備與所述清晰化處理設備被集成在一塊集成電路板上。
[0010]更具體地，在所述基于數據通信的船舶水下暗礁避讓系統中:所述AT89C51單片機采用的壓縮編碼標準為MPEG-2壓縮編碼標準。
[0011]更具體地，在所述基于數據通信的船舶水下暗礁避讓系統中:所述顯示設備為液晶顯示器。
[0012]更具體地，在所述基于數據通信的船舶水下暗礁避讓系統中，所述避讓系統還包括:雙聲道揚聲器，與所述AT89C51單片機連接，用于在接收到所述存在暗礁信號時，播放與所述存在暗礁信號對應的語音警示文件。
【附圖說明】
[0013]以下將結合附圖對本發明的實施方案進行描述，其中:
[0014]圖1