水下探测方法、系统及可读存储介质与流程

[0001]
本发明涉及水下作业领域，尤其涉及一种水下探测方法、水下检验系统及计算机可读存储介质。


背景技术：

[0002]
现有的船舶检测中，需要工作人员手持检测设备沿待测船舶移动，以检查待测船舶是否有损伤，判断是否需要进行清理、维修等。由于水下环境中无线电波在水中激素衰减和扩散，普通光源在水下照明时，由于水介质和水中微粒的吸收和散射，光能量损耗很多而且产生严重的散射光，大大降低了成像质量。使得陆地上使用的自动检测设备的定位系统在水下作用情况下难以使用。
[0003]
因此，有必要提供一种新型的水下探测方法解决上述技术问题。


技术实现要素：

[0004]
本发明的主要目的在于提出一种水下探测方法、水下检验系统及计算机可读存储介质，旨在解决现有技术中水下检验定位不稳定，从而无法进行自动检测的问题。
[0005]
为实现上述目的，本发明提供一种水下探测方法，所述方法包括步骤：
[0006]
获取目的区域尺寸，根据目的区域尺寸生成导航路线，以供用户可根据导航路线控制水下作业设备移动；
[0007]
实时接收水下作业设备发送的实时检测得到的声学回波数据、光学摄像数据和流速数据；
[0008]
根据声学回波数据和光学摄像数据实时调整导航路线，以供用户可根据调整后的导航路线控制水下作业设备移动直至完成目的区域数据采集；
[0009]
根据声学回波数据、光学摄像数据和流速数据生成探测结果。
[0010]
优选地，所述水下作业设备包括多个摄像头、至少一个前视声纳和流速感应器，多个所述摄像头环绕所述水下作业设备设置，所述实时接收水下作业设备发送的实时检测得到的声学回波数据和光学摄像数据的步骤包括：
[0011]
接收水下作业设备的多个摄像头发送的采集图像和各摄像头的运行数据，接收水下作业设备的前视声纳发送的声学回波数据，接收流速感应器发送的流速信息。
[0012]
优选地，所述根据声学回波数据、光学摄像数据和流速数据生成探测结果的步骤包括：
[0013]
根据声学回波数据和光学摄像数据生成与目的区域对应的模型；
[0014]
根据流速数据和预设流速范围将所述模型划分为多个流速区域，并标示流速超过预设阈值的区域。
[0015]
优选地，所述前视声纳设于所述水下作业的头部；所述根据声学回波数据和光学摄像数据实时调整导航路线的步骤，包括：
[0016]
根据采集图像和运行数据，生成各个摄像头相对于目的区域的摄像坐标；
[0017]
根据声学回波数据，生成前视声纳相对于目的区域的声纳坐标；
[0018]
获取各个摄像头和前视声呐在水下作业设备的位置信息，根据位置信息、摄像坐标和声纳坐标得到水下作业设备的标定坐标；
[0019]
根据所述标定坐标实时调整导航路线。
[0020]
优选地，所述根据所述标定坐标实时调整导航路线的步骤，包括：
[0021]
获取水下作业设备的移动时间和移动速度，生成水下作业设备在导航路线上的理论坐标；
[0022]
判断标定坐标与理论坐标是否匹配；
[0023]
若标定坐标与理论坐标不匹配，则更新理论坐标为标定坐标，并调整导航数据为包括过标定数据的路线。
[0024]
优选地，所述实时接收水下作业设备发送的实时检测得到的声学回波数据和光学摄像数据的步骤之后，包括：
[0025]
对采集图片进行融合处理，生成超广角显示数据；
[0026]
显示所述超广角显示数据。
[0027]
优选地，所述显示所述超广角显示数据的步骤包括：
[0028]
接收用户触发的跟随显示指令，以沿前视声纳的声纳发送方向显示所述超广角显示数据；
[0029]
或接收用户触发的独立显示指令，确定独立显示指令对应的摄像头的拍摄的采集图片在超广角显示数据的位置；
[0030]
以采集图片在超广角显示数据的位置为显示中心显示所述超广角显示数据；
[0031]
或接收用户触发的稳定显示指令，根据初始坐标和标定坐标更新当前显示状态；
[0032]
若当前显示状态为静态，则以初始坐标对应的静态视角进行画面显示；
[0033]
若当前显示状态为动态，则以实时位置对应的动态视角进行画面显示。
[0034]
为实现上述目的，本发明还提供一种水下检验系统，所述水下检验系统包括存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的水下探测方法的步骤。
[0035]
为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的水下探测方法的步骤。
[0036]
本发明提出的一种水下探测方法、水下检验系统及计算机可读存储介质，通过目的区域尺寸生成导航路线，使得可以控制水下作业设备沿导航路线移动，避免人工检测过程中漏检；通过声学回波数据和光学摄像数据实时调整导航路线，从而可以通过两种采集方式获得数据综合后调整导航路线，使得调整结果更准确，适用于水下作业场景。
附图说明
[0037]
图1为本发明水下探测方法第一实施例的流程示意图；
[0038]
图2为本发明水下探测方法第二实施例的流程示意图；
[0039]
图3为本发明水下探测方法第三实施例部分步骤的细化流程图；
[0040]
图4为本发明水下探测方法第四实施例步骤s62的细化流程图；
[0041]
图5为本发明水下检验系统的模块结构示意图。
[0042]
具体实时方式
[0043]
应当理解，此处所描述的具体实时例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0044]
本发明提供一种水下探测方法，参照图1，图1为本发明水下探测方法第一实时例的流程示意图，所述方法包括步骤：
[0045]
步骤s10，获取目的区域尺寸，根据目的区域尺寸生成导航路线，以供用户可根据导航路线控制位于预设位置的水下作业设备移动；
[0046]
具体地，目的区域尺寸可以包括长、宽、吃水深度、目的区域内主要设施的位置等。可以根据目的区域尺寸，生成目的区域的预测三维模型，再根据水下作业设备在相同位置可获得的适宜数据采集视角，确定导航路线，使得在理论上，水下作业设备沿导航路线移动，可以采集目的区域吃水下的所需数据。潜水员可以根据导航路线带动水下作业设备移动，也可以通过遥控等控制水下作业设备移动。预设位置可以是目的区域内容易定位的区域，例如船舶的船头、船尾、船体中线、螺旋桨后侧等，从而避免在初始启动时，校正水下作业设备在导航路线中的实时位置的过程。
[0047]
步骤s30，实时接收水下作业设备发送的实时检测得到的声学回波数据、光学摄像数据和流速数据；
[0048]
声学回波数据为通过声纳探测设备得到的，声纳可以测量到水下物体的二维信息，相对于其他测距仪器测量精度更高。光学摄像数据为摄像头拍摄得到的而水下摄像机可以获取物体的其他信息，比如形状、尺寸等。流速数据为水流速度。一般情况下水流速度变化不大，由于目的区域内设置的装置、水底地形结构等影响，可能造成部分区域水流湍急。
[0049]
步骤s40，根据声学回波数据和光学摄像数据实时调整导航路线，以供用户可根据调整后的导航路线控制水下作业设备移动直至完成目的区域数据采集；
[0050]
通过声学回波数据和光学摄像数据联合确认水下作业设备的实际位置，并确定实际环境，并根据实际位置和实际环境校正导航路线，以避让实际环境中的存在的障碍物，避免水下作业设备的实际位置和计算得到的预测位置不同，使得采集得到的船舶数据与水下作业设备的实际位置对应，有利于进一步得到准确的分析结果。
[0051]
步骤s50，根据声学回波数据、光学摄像数据和流速数据生成探测结果。
[0052]
在本发明中，通过目的区域尺寸生成导航路线，使得可以控制水下作业设备沿导航路线移动，避免人工检测过程中漏检；通过声学回波数据和光学摄像数据实时调整导航路线，从而可以通过两种采集方式获得数据综合后调整导航路线，使得调整结果更准确，适用于水下作业场景；通过生成的探测结果，以方便施工人员或检查人员可以根据探测结果进行进一步细致的水下维修及检验，规避水下湍流、狭窄区域等施工风险区域。
[0053]
进一步地，参见图2，在基于本发明的第一实施例所提出的本发明水下探测方法第二实施例中，所述水下作业设备包括多个摄像头、至少一个前视声纳和流速感应器，多个所述摄像头环绕所述水下作业设备设置，所述步骤s30包括：
[0054]
步骤s31，接收水下作业设备的多个摄像头发送的采集图像和各摄像头的运行数据，接收水下作业设备的前视声纳发送的声学回波数据，接收流速感应器发送的流速信息。
[0055]
具体的可以在水下作业设备的上、下、左、右、前和后，6个方向分别设置摄像头，也
可以沿水下作业设备的外表面依次间隔设置多个，以获取360
°
的采集图像。前视声纳的数量可以为2个，2个前视声纳并排设置，以扩大得到声学回波数据探测范围。
[0056]
进一步地，步骤s50包括：
[0057]
步骤s51，根据声学回波数据和光学摄像数据生成与目的区域对应的模型；
[0058]
步骤s52，根据流速数据和预设流速范围将所述模型划分为多个流速区域，并标示流速超过预设阈值的区域。
[0059]
预先设置多个流速范围，将流速数据与各个流速范围对应，将在同一流速范围内的流速数据对应的区域设置为同一区域，并用同一颜色表示，以方便用户可以直观的观察。标示流速超过预设阈值的区域，以提示用户该区域流速湍急，用户再做进一步施工时，可以根据该提示进行规避。
[0060]
进一步地，所述前视声纳设于所述水下作业的头部；步骤s40包括：
[0061]
步骤s41，根据采集图像和运行数据，生成各个摄像头相对于目的区域的摄像坐标；
[0062]
运行数据具体可以包括焦距、采集时间、光圈大小等，根据运行数据和采集到的图像，可以获得各个摄像头相对于船体表面的距离，和/或各个摄像头相对于船体标志物、桩靴的距离，再结合各个摄像头在水下作业设备的位置，可以得到各个摄像头相对于目的区域的摄像坐标。船体标志物具体可以是船体上设置的螺旋桨、球鼻首、舵等结构。可以通过对采集图片分析识别得到各个船体标志物。
[0063]
步骤s42，根据声学回波数据，生成前视声纳相对于目的区域的声纳坐标；
[0064]
步骤s43，获取各个摄像头和前视声呐在水下作业设备的位置信息，根据位置信息、摄像坐标和声纳坐标得到水下作业设备的标定坐标；
[0065]
具体可以通过对各个摄像头的摄像坐标和声纳坐标进行预处理，识别并排除得到差异较大的坐标数据，再根据预处理后的坐标数据取中值或根据预设公式换算得到水下作业设备的标定坐标，即水下作业设备的实际坐标。通过摄像坐标和声纳坐标得到的标定坐标精确。
[0066]
步骤s44，根据所述标定坐标实时调整导航路线。
[0067]
进一步地，步骤s44包括：
[0068]
获取水下作业设备的移动时间和移动速度，生成水下作业设备在导航路线上的理论坐标；
[0069]
可以根据移动时间和移动速度的乘积计算得导移动距离，进一步根据移动距离确定当前时刻水下作业设备在导航路线上的理论坐标。
[0070]
判断标定坐标与理论坐标是否匹配；
[0071]
若标定坐标与理论坐标不匹配，则更新理论坐标为标定坐标，并调整导航数据为包括过标定数据的路线。
[0072]
若标定坐标与理论坐标匹配，则不做处理。
[0073]
由于水下作业设备并不是匀速前进，水流作用对水下作业设备具有影响，水下检验发送至水下作业设备的指令具有延时等等因素的影响，导致即便没有障碍物等情况，水下作业设备沿导航路线移动过程的某一时刻，水下作业设备在导航路线上的实际位置与计算得到的理论位置不一定一致，通过标定坐标与理论坐标比对，可以实时更新水下作业设
备在导航路线上的位置，以保证采集的数据与实际位置对应，有利于提高分析结果的准确性。
[0074]
进一步地，参见图3，在基于本发明的第二实施例所提出的本发明水下探测方法第三实施例中，所述步骤s30之后包括：
[0075]
步骤s61，对采集图片进行融合处理，生成超广角显示数据；
[0076]
步骤s62，显示所述超广角显示数据。
[0077]
具体地，各个摄像头间隔预设时间采集采集图片，也可以实时采集采集图片。由于各个摄像头均采集图片，使得水下检验系统可以进一步将各相邻摄像头采集的采集图片进行融合处理，以使得在一张图片里显示多个采集图片的内容。超广角显示数据可以为一个视角方向上的超广角图片，也可以包括多个视角方向对应的超广角图片。
[0078]
水下检验系统具有显示模块以显示超广角显示数据，使得工作人员可以实时观看水下作业设备的作业环境，进一步可控制水下作业设备进行水下作业，例如采集样品、重点监测、实物标记等。
[0079]
在一实施例中，步骤s62包括：
[0080]
接收用户触发的跟随显示指令，以沿前视声纳的声纳发送方向显示所述超广角显示数据。
[0081]
跟随显示指令即为以水下作业设备前端所见视角进行显示，具体沿前视声纳的声纳发送方向显示。水下作业设备前端运动，相应的超广角显示数据的显示方向改变。
[0082]
在另一实施例中，步骤s62包括：
[0083]
接收用户触发的独立显示指令，确定独立显示指令对应的摄像头的拍摄的采集图片在超广角显示数据的位置；
[0084]
以采集图片在超广角显示数据的位置为显示中心显示所述超广角显示数据。
[0085]
独立显示指令即为以水下作业设备的某一摄像头所见视角进行显示，具体以采集图片在超广角显示数据的位置为显示中心显示所述超广角显示数据。水下作业设备运动或该摄像头运动，相应的超广角显示数据的显示方向改变。
[0086]
进一步地，参见图4，在基于本发明的第三实施例所提出的本发明水下探测方法第四实施例中，步骤s62包括：
[0087]
步骤s621，接收用户触发的稳定显示指令，根据初始坐标和标定坐标更新当前显示状态；
[0088]
所述初始坐标是指在当前用户定位阶段的基准位置、或起始位置。
[0089]
步骤s622，若当前显示状态为静态，则以初始坐标对应的静态视角进行画面显示；
[0090]
所述当前显示状态为静态是指水下作业设备在一定的时间范围内，移动位置处于一个相对稳定的范围之内，即便当前不随时进行视角的切换，显示屏也基本能够显示水下作业设备在这一段时间内工作环境的内容。所述静态视角为相对稳定的视角。
[0091]
步骤s623，若当前显示状态为动态，则以实时位置对应的动态视角进行画面显示。
[0092]
所述当前显示状态为动态是指水下作业设备移动位置的变化速率大，水下作业设备工作环境的变化较快，需要及时切换视角，以使得显示屏能够全面地显示水下作业设备所在环境。所述动态视角可以为参照接收稳定显示指令之前，用户接收的跟随显示指令或独立显示指令下的操作模式，进行画面显示。
[0093]
本实施例通过判断水下作业设备的状态并进行对应的视角画面显示，使得能够根据水下作业设备的不同状态选择不同的显示视角，在能够观察到水下作业设备的视角的前提下，避免实时跟随水下作业设备的运动实时切换视角显示造成的画面摇晃导致工作人员不适。
[0094]
参照图4，在硬件结构上所述水下检验系统可以包括通信模块10、存储器20以及处理器30等部件。在所述水下检验系统中，所述处理器30分别与所述存储器20以及所述通信模块10连接，所述存储器20上存储有计算机程序，所述计算机程序同时被处理器30执行，所述计算机程序执行时实现上述方法实施例的步骤。
[0095]
通信模块10，可通过网络与外部通讯设备连接。通信模块10可以接收外部通讯设备发出的请求，还可以发送请求、指令及信息至所述外部通讯设备，所述外部通讯设备可以是其它水下检验系统、服务器或者物联网设备，例如电视等等。
[0096]
存储器20，可用于存储软件程序以及各种数据。存储器20可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如计算初始坐标与标定坐标之间的间隔距离是否大于预设静态距离)等；存储数据区可包括数据库，存储数据区可存储根据系统的使用所创建的数据或信息等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
[0097]
处理器30，是水下检验系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个水下检验系统的各个部分，通过运行或执行存储在存储器20内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器20内的数据，执行水下检验系统的各种功能和处理数据，从而对水下检验系统进行整体监控。处理器30可包括一个或多个处理单元；可选地，处理器30可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器30中。
[0098]
尽管图4未示出，但上述水下检验系统还可以包括电路控制模块，所述电路控制模块用于与电源连接，保证其他部件的正常工作。本领域技术人员可以理解，图4中示出的水下检验系统结构并不构成对水下检验系统的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
[0099]
本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序。所述计算机可读存储介质可以是图4的水下检验系统中的存储器20，也可以是如rom(read-only memory，只读存储器)/ram(random access memory，随机存取存储器)、磁碟、光盘中的至少一种，所述计算机可读存储介质包括若干指令用以使得一台具有处理器的终端设备(可以是电视，汽车，手机，计算机，服务器，终端，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
[0100]
在本发明中，术语“第一”“第二”“第三”“第四”“第五”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0101]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0102]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，本发明保护的范围并不局限于此，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和替换，这些变化、修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。