采用神经网络识别的水下岩石避让平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种采用神经网络识别的水下岩石避让平台O
【背景技术】
[0002]现有技术中为水下机器人配备的岩石处理设备较为简单，岩石识别技术精度不高，岩石处理机制单一，无法适应复杂的水下环境，同时，水下机器人的结构也较为简单，无法在复杂的水下环境下保证正常作业。
[0003]为此，本发明提出了一种采用神经网络识别的水下岩石避让平台，以神经网络识别技术适应水下环境，准确识别出水下岩石情况，并能够基于水下岩石情况，制定不同的岩石处理模式，从而避免水下机器人与岩石碰撞事故发生。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种采用神经网络识别的水下岩石避让平台，改造现有水下机器人的结构，利用高精度的神经网络识别技术对岩石进行识别，同时，还使用了包括中值滤波子设备、低通滤波子设备和同态滤波子设备的图像预处理设备，从而去除水下识别的各类干扰。
[0005]根据本发明的一方面，提供了一种采用神经网络识别的水下岩石避让平台，所述避让平台包括水下机器人主体、去散射光设备、特征提取设备和岩石类型识别设备，所述去散射光设备用于对水下图像执行去散射光处理，所述特征提取设备用于提取去散射光处理后的水下图像中的水下岩石特征，所述岩石类型识别设备用于基于所述水下岩石特征确定水下岩石类型。
[0006]更具体地，在所述采用神经网络识别的水下岩石避让平台中，还包括:挖掘设备，设置在所述水下机器人主体上，包括挖掘电机和挖掘驱动器，所述挖掘驱动器与所述挖掘电机连接，用于对前方岩石进行挖掘；存储设备，预先存储了岩石面积阈值、岩石高度阈值和岩石宽度阈值，所述岩石面积阈值与挖掘设备输出功率成正比，所述岩石高度阈值与水下机器人瞬时爬升输出功率成正比，所述岩石宽度阈值与所述水下机器人瞬时绕行输出功率成正比；水下拍摄设备，设置在所述水下机器人主体上，包括半球形防水透明罩、辅助照明子设备和C⑶视觉传感器，所述半球形防水透明罩用于容纳所述辅助照明子设备和所述CCD视觉传感器，所述辅助照明子设备为所述CCD视觉传感器的水下拍摄提供辅助照明，所述CCD视觉传感器对前方目标拍摄以获得包含前方目标的水下图像；超声波测距设备，位于所述水下机器人主体上，用于对所述水下机器人主体前方目标测距以获得前方目标距离；所述去散射光设备与所述CCD视觉传感器、所述超声波测距设备和所述辅助照明子设备分别连接，以获得所述前方目标距离和所述辅助照明亮度，并基于所述前方目标距离和所述辅助照明亮度去除所述水下图像中因为辅助照明子设备照射而在前方目标上形成的散射光成份，以获得清晰化水下图像；所述水下机器人主体包括驱动设备和机器人机械架构，所述驱动设备包括驱动控制器、左舷直流减速电机、右舷直流减速电机、沉浮电机、正螺旋桨、反螺旋桨、附带螺旋桨和联轴器，所述左舷直流减速电机、所述右舷直流减速电机和所述沉浮电机分别通过所述联轴器与所述正螺旋桨、所述反螺旋桨和所述附带螺旋桨连接，所述驱动控制器接收所述水上处理设备发送的驱动控制信号，以根据所述驱动控制信号的内容驱动所述左舷直流减速电机和所述右舷直流减速电机以分别控制所述正螺旋桨和所述反螺旋桨，驱动水下机器人主体实现前进、后退和左右动作，还用于根据所述驱动控制信号的内容驱动所述沉浮电机以控制所述附带螺旋桨，驱动水下机器人主体实现上升与下潜动作；预处理设备，设置在所述水下机器人主体上，与所述去散射光设备连接，包括中值滤波子设备、低通滤波子设备和同态滤波子设备；所述中值滤波子设备与所述去散射光设备连接，用于对所述清晰化水下图像执行中值滤波，以滤除所述清晰化水下图像中的点噪声，获得第一滤波图像；所述低通滤波子设备与所述中值滤波子设备连接，用于去除所述第一滤波图像中的随机噪声，获得第二滤波图像；所述同态滤波子设备与所述低通滤波子设备连接，用于对所述第二滤波图像执行图像增强，以获得增强水下图像；特征提取设备，设置在所述水下机器人主体上，与所述预处理设备连接，包括图像分割子设备和特征向量识别子设备，所述图像分割子设备基于岩石图像灰度阈值范围将所述增强水下图像中的岩石目标识别出来以获得水下岩石图像；所述特征向量识别子设备与所述图像分割子设备连接，基于所述水下岩石图像确定水下岩石目标的8个几何特征:欧拉孔数、圆度、角点数、凸凹度、光滑度、长径比、紧密度和主轴角度，并将所述8个几何特征组成特征向量；岩石类型识别设备，设置在所述水下机器人主体上，与所述特征提取设备连接，采用8输入2输出的单隐层BP神经网络，以水下岩石目标的8个几何特征作为输入层神经元，输出层为水下岩石类型，所述水下岩石类型包括珍稀岩石和常规岩石；岩石状态分析设备，与所述岩石类型识别设备、所述特征提取设备和所述超声波测距设备分别连接，当接收到所述水下岩石类型为常规岩石时，基于所述前方目标距离和所述水下岩石图像占据所述增强水下图像的面积百分比计算水下岩石横向面积，基于所述前方目标距离和所述水下岩石图像纵向高度占据所述增强水下图像纵向高度的高度百分比计算水下岩石高度，基于所述前方目标距离和所述水下岩石图像横向宽度占据所述增强水下图像横向宽度的宽度百分比计算水下岩石宽度；水上浮标，设置在所述水下机器人主体的上方水面上；供电设备，设置在所述水上浮标上，包括防水密封罩、太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，所述防水密封罩用于容纳所述太阳能供电器件、所述蓄电池、所述切换开关和所述电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述蓄电池分别连接，根据蓄电池的剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压；格洛纳斯定位设备，设置在所述水上浮标上，由所述供电设备提供电力供应，用于接收格洛纳斯卫星发送的格洛纳斯定位数据；声纳探测设备，设置在所述水上浮标上，由所述供电设备提供电力供应，用于探测所述水下机器人主体到所述水上浮标的相对距离，并作为第一相对距离输出；飞思卡尔頂X6处理器，设置在所述水下机器人主体上，与所述岩石类型识别设备、所述格洛纳斯定位设备、所述声纳探测设备和所述超声波测距设备分别连接，当接收到所述水下岩石类型为珍稀岩石时，发出报警信号，并基于所述格洛纳斯定位数据、所述第一相对距离和所述前方目标距离计算岩石定位数据；其中，所述飞思卡尔頂X6处理器还与所述岩石状态分析设备、所述岩石类型识别设备和所述存储设备分别连接，当接收到所述水下岩石类型为常规岩石时，将所述水下岩石横向面积与所述岩石面积阈值比较，所述水下岩石横向面积小于等于所述岩石面积阈值则发出挖掘驱动信号，所述水下岩石横向面积大于所述岩石面积阈值则进入躲避工作模式；所述飞思卡尔頂X6处理器在所述躲避工作模式中执行以下操作:当所述水下岩石高度小于等于所述岩石高度阈值时则发出上升驱动信号，当所述水下岩石高度大于所述岩石高度阈值时，进一步判断所述水下岩石宽度和所述岩石宽度阈值的比较结果:当所述水下岩石宽度小于等于所述岩石宽度阈值时则发出左右绕行驱动信号，否则，发出后退驱动信号；所述飞思卡尔頂X6处理器还与所述驱动