一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別的水下人體探測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別的水下人體探測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，由于水下環(huán)境的特殊性，對(duì)于水下遺體的打撈存在諸多不便，主要表現(xiàn)在以下方面:1、遺體所在位置水深不一，給打撈人員的水下工作造成一定的危險(xiǎn)性；2、水下視野較差，環(huán)境復(fù)雜，打撈人員的視野內(nèi)尋找水下遺體比較困難；3、即使打撈人員在水下找到遺體，但由于無(wú)法為岸上工作人員提供水下遺體的定位數(shù)據(jù)，岸上工作人員無(wú)法參與遺體打撈，水下打撈人員一般是在孤軍奮戰(zhàn)。
[0003]為此，本發(fā)明提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別的水下人體探測(cè)方法，能夠替換人工打撈的工作模式，采用水下機(jī)器人對(duì)水下遺體進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和定位，從而提高打撈效率，避免打撈人員受到傷害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別的水下人體探測(cè)方法，利用適合水下打撈的專用結(jié)構(gòu)的水下機(jī)器人為探尋平臺(tái)，采用專用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別檢測(cè)技術(shù)，并輔助多重定位手段實(shí)現(xiàn)水下遺體的準(zhǔn)確定位，同時(shí)搭建了水下水上工作環(huán)境之間的通信鏈路，使得水上人員也能參與打撈工作，從而能夠更快地尋找到水下人體，縮短營(yíng)救的反應(yīng)時(shí)間。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別的水下人體探測(cè)方法，該方法包括:1)提供一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別的水下人體探測(cè)器，所述探測(cè)器包括水下機(jī)器人主體、特征提取設(shè)備和人體類型識(shí)別設(shè)備，所述特征提取設(shè)備和所述人體類型識(shí)別設(shè)備都位于所述水下機(jī)器人主體上，用于分別提取水下人體特征和確定人體類型，并在確定人體類型為遺體時(shí)發(fā)出相關(guān)報(bào)警信息；2)使用所述探測(cè)器來(lái)進(jìn)行探測(cè)。
[0006]更具體地，在所述基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別的水下人體探測(cè)器中，還包括:所述水下機(jī)器人主體包括驅(qū)動(dòng)設(shè)備和機(jī)器人機(jī)械架構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備包括驅(qū)動(dòng)控制器、左舷直流減速電機(jī)、右舷直流減速電機(jī)、沉浮電機(jī)、正螺旋槳、反螺旋槳、附帶螺旋槳和聯(lián)軸器，所述左舷直流減速電機(jī)、所述右舷直流減速電機(jī)和所述沉浮電機(jī)分別通過(guò)所述聯(lián)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(qū)動(dòng)控制器接收所述水上處理設(shè)備發(fā)送的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，以根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)的內(nèi)容驅(qū)動(dòng)所述左舷直流減速電機(jī)和所述右舷直流減速電機(jī)以分別控制所述正螺旋槳和所述反螺旋槳，驅(qū)動(dòng)水下機(jī)器人主體實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退和左右動(dòng)作，還用于根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)的內(nèi)容驅(qū)動(dòng)所述沉浮電機(jī)以控制所述附帶螺旋槳，驅(qū)動(dòng)水下機(jī)器人主體實(shí)現(xiàn)上升與下潛動(dòng)作；水下攝像設(shè)備，設(shè)置在所述水下機(jī)器人主體上，包括半球形防水透明罩、輔助照明子設(shè)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(shè)備和所述CMOS攝像頭，所述輔助照明子設(shè)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(duì)前方目標(biāo)拍攝以獲得包含前方目標(biāo)的水下圖像；預(yù)處理設(shè)備，設(shè)置在所述水下機(jī)器人主體上，與所述CMOS攝像頭連接，包括中值濾波子設(shè)備、低通濾波子設(shè)備和同態(tài)濾波子設(shè)備；所述中值濾波子設(shè)備與所述CMOS攝像頭連接，用于對(duì)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(diǎn)噪聲，獲得第一濾波圖像；所述低通濾波子設(shè)備與所述中值濾波子設(shè)備連接，用于去除所述第一濾波圖像中的隨機(jī)噪聲，獲得第二濾波圖像；所述同態(tài)濾波子設(shè)備與所述低通濾波子設(shè)備連接，用于對(duì)所述第二濾波圖像執(zhí)行圖像增強(qiáng)，以獲得增強(qiáng)水下圖像；特征提取設(shè)備，設(shè)置在所述水下機(jī)器人主體上，與所述預(yù)處理設(shè)備連接，包括圖像分割子設(shè)備和特征向量識(shí)別子設(shè)備，所述圖像分割子設(shè)備基于人體圖像灰度閾值范圍將所述增強(qiáng)水下圖像中的人體目標(biāo)識(shí)別出來(lái)以獲得水下人體圖像；所述特征向量識(shí)別子設(shè)備與所述圖像分割子設(shè)備連接，基于所述水下人體圖像確定水下人體目標(biāo)的8個(gè)幾何特征:歐拉孔數(shù)、圓度、角點(diǎn)數(shù)、凸凹度、光滑度、長(zhǎng)徑比、緊密度和主軸角度，并將所述8個(gè)幾何特征組成特征向量；人體類型識(shí)別設(shè)備，設(shè)置在所述水下機(jī)器人主體上，與所述特征提取設(shè)備連接，采用8輸入4輸出的單隱層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以水下人體目標(biāo)的8個(gè)幾何特征作為輸入層神經(jīng)元，輸出層為水下人體類型，所述水下人體類型包括遺體、兒童游客、老人游客和成人游客；水上浮標(biāo)，設(shè)置在所述水下機(jī)器人主體的上方水面上；供電設(shè)備，設(shè)置在所述水上浮標(biāo)上，包括防水密封罩、太陽(yáng)能供電器件、蓄電池、切換開關(guān)和電壓轉(zhuǎn)換器，所述防水密封罩用于容納所述太陽(yáng)能供電器件、所述蓄電池、所述切換開關(guān)和所述電壓轉(zhuǎn)換器，所述切換開關(guān)與所述太陽(yáng)能供電器件和所述蓄電池分別連接，根據(jù)蓄電池的剩余電量決定是否切換到所述太陽(yáng)能供電器件以由所述太陽(yáng)能供電器件供電，所述電壓轉(zhuǎn)換器與所述切換開關(guān)連接，以將通過(guò)切換開關(guān)輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓；北斗星定位設(shè)備，設(shè)置在所述水上浮標(biāo)上，由所述供電設(shè)備提供電力供應(yīng)，用于接收北斗星衛(wèi)星發(fā)送的北斗星定位數(shù)據(jù)；聲納探測(cè)設(shè)備，設(shè)置在所述水上浮標(biāo)上，由所述供電設(shè)備提供電力供應(yīng)，用于探測(cè)所述潛水器主體到所述水上浮標(biāo)的相對(duì)距離，并作為第一相對(duì)距離輸出；超聲波測(cè)距設(shè)備，設(shè)置在所述水下機(jī)器人主體上，用于測(cè)量所述水下機(jī)器人主體距離前方人體目標(biāo)的距離，并作為第二相對(duì)距離輸出；單片機(jī)，設(shè)置在所述水下機(jī)器人主體上，與所述人體類型識(shí)別設(shè)備、所述北斗星定位設(shè)備、所述聲納探測(cè)設(shè)備和所述超聲波測(cè)距設(shè)備分別連接，當(dāng)接收到所述水下人體類型為遺體時(shí)，發(fā)出遺體報(bào)警信號(hào)，并基于所述北斗星定位數(shù)據(jù)、所述第一相對(duì)距離和所述第二相對(duì)距離計(jì)算遺體定位數(shù)據(jù)；水下電纜，用于將所述單片機(jī)與水上救援中心連接，將所述遺體報(bào)警信號(hào)和所述遺體定位數(shù)據(jù)發(fā)送到所述水上救援中心。
[0007]更具體地，在所述基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別的水下人體探測(cè)器中:所述單片機(jī)當(dāng)接收到所述水下人體類型為遺體時(shí)，啟動(dòng)所述北斗星定位設(shè)備、所述聲納探測(cè)設(shè)備和所述超聲波測(cè)距設(shè)備。
[0008]更具體地，在所述基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別的水下人體探測(cè)器中:所述單片機(jī)當(dāng)接收到所述水下人體類型為兒童游客、老人游客或成人游客時(shí)，關(guān)閉所述北斗星定位設(shè)備、所述聲納探測(cè)設(shè)備和所述超聲波測(cè)距設(shè)備。
[0009]更具體地，在所述基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別的水下人體探測(cè)器中:所述單片機(jī)為AT89C51。
[0010]更具體地，在所述基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別的水下人體探測(cè)器中:所述機(jī)器人機(jī)械架構(gòu)包括支架、左壓力克透明筒、右壓力克透明筒、連接箍、儲(chǔ)物臺(tái)、機(jī)械臂、機(jī)械手和隔水密封筒O
【附圖說(shuō)明】
[0011]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述，其中:
[0012]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別的水下人體探測(cè)器的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0013]附圖標(biāo)記:1水下機(jī)器人主體；2特征提取設(shè)備；3人體類型識(shí)別設(shè)備
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別的水下人體探測(cè)器的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0015]由于水下環(huán)境復(fù)雜，搜索面積較大，人工打撈的方式不僅僅效率低下，而且容易給打撈人員帶來(lái)人身傷害。
[0016]現(xiàn)有的水下人體搜索設(shè)備專業(yè)度不高，不只是專門為人體目標(biāo)而進(jìn)行搜索，因而精度不高。
[0017]為了克服上述不足，本發(fā)明搭建了一種基于數(shù)據(jù)通信的水下遺體探尋系統(tǒng)，將采用高精度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別的打撈設(shè)備安裝在水下機(jī)器人上，專門用于水下人體識(shí)別。