基于清晰化圖像處理的水下設(shè)備缺陷識別系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字圖像領(lǐng)域，尤其涉及一種基于清晰化圖像處理的水下設(shè)備缺陷識別系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著水下設(shè)備的不斷增加，水下設(shè)備的維護也變得益發(fā)重要，由于水下環(huán)境的特殊，長期水體侵蝕下，水下設(shè)備容易產(chǎn)生缺陷，如果嚴(yán)重程度過高，則會影響到相關(guān)建筑的安全性，甚至導(dǎo)致相關(guān)建筑坍陷，造成巨大的經(jīng)濟損失和人身傷亡。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中由于以下原因?qū)е律形闯霈F(xiàn)機械式水下設(shè)備缺陷檢測:1、水下圖像受散射光影響嚴(yán)重；2、水下定位困難；3、缺乏專用的潛水器裝置；4、缺乏專用的水下設(shè)備缺陷檢測裝置。
[0004]為此，本發(fā)明提出了一種基于清晰化圖像處理的水下設(shè)備缺陷識別系統(tǒng)，通過分別對上述四個技術(shù)問題的研究，逐一解決上述技術(shù)問題，從而使得潛水器機械化水下設(shè)備缺陷檢測成為可能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于清晰化圖像處理的水下設(shè)備缺陷識別系統(tǒng)，改造現(xiàn)有的潛水器結(jié)構(gòu)，并增加能夠去除水下散射光的清晰化處理設(shè)備，增加專門用于水下設(shè)備缺陷檢測的圖像處理設(shè)備，并輔以水下定位設(shè)備，從而保證潛水器的水下設(shè)備缺陷檢測的正常進行。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種基于清晰化圖像處理的水下設(shè)備缺陷識別系統(tǒng)，所述識別系統(tǒng)包括潛水器主體、清晰化分析設(shè)備和AT89C51單片機，所述清晰化分析設(shè)備和所述AT89C51單片機都位于所述潛水器主體上，所述清晰化分析設(shè)備用于對水下圖像執(zhí)行清晰化處理，并檢測水下設(shè)備的缺陷等級，所述AT89C51單片機與所述清晰化分析設(shè)備連接，用于基于所述缺陷等級確定是否進行相應(yīng)的缺陷報警。
[0007]更具體地，在所述基于清晰化圖像處理的水下設(shè)備缺陷識別系統(tǒng)中，還包括:超聲波測距設(shè)備，位于所述潛水器主體上，用于測量所述潛水器主體距離前方設(shè)備的距離，并作為第一相對距離輸出；FLASH存儲設(shè)備，預(yù)先存儲了破損等級對照表，所述破損等級對照表保存了每一個破損等級所對應(yīng)的破損區(qū)域所處曲線的周長、面積和形狀參數(shù)；水下攝像設(shè)備，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攝像頭對前方目標(biāo)拍攝以獲得包含前方目標(biāo)的水下圖像；所述清晰化分析設(shè)備包括散射光濾除子設(shè)備、閾值分析子設(shè)備和破損區(qū)域特征提取子設(shè)備；所述散射光濾除子設(shè)備與所述CMOS攝像頭、所述超聲波測距設(shè)備和所述輔助照明子設(shè)備分別連接，以獲得所述第一相對距離和所述輔助照明亮度，并基于所述第一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(shè)備照射而在前方目標(biāo)上形成的散射光成份，以獲得清晰化水下圖像；所述閾值分析子設(shè)備與所述散射光濾除子設(shè)備連接，從0-255依次選擇灰度值作為備選灰度值，使用備選灰度值將所述清晰化水下圖像分割為備選目標(biāo)區(qū)域圖像和備選背景區(qū)域圖像；基于備選目標(biāo)區(qū)域圖像像素總數(shù)、備選目標(biāo)區(qū)域圖像像素灰度平均值、備選背景區(qū)域圖像像素總數(shù)和備選背景區(qū)域圖像像素灰度平均值計算灰度值類間方差值，具體計算為:備選目標(biāo)區(qū)域圖像像素灰度平均值減去備選背景區(qū)域圖像像素灰度平均值，獲得的差的平方值乘以備選目標(biāo)區(qū)域圖像像素總數(shù)和備選背景區(qū)域圖像像素總數(shù)即為灰度值類間方差值；將最大灰度值類間方差值所對應(yīng)的備選灰度值作為分割閾值輸出；所述破損區(qū)域特征提取子設(shè)備與所述閾值分析子設(shè)備、所述散射光濾除子設(shè)備和所述FLASH存儲設(shè)備分別連接以獲得所述分割閾值，包括背景分割單元、破損區(qū)域連通單元、特征識別單元和破損等級識別單元；所述背景分割單元與所述閾值分析子設(shè)備和所述散射光濾除子設(shè)備分別連接，使用分割閾值將所述清晰化水下圖像分割為最終目標(biāo)區(qū)域圖像和最終背景區(qū)域圖像；所述破損區(qū)域連通單元與所述背景分割單元連接，用于基于最終目標(biāo)區(qū)域圖像中區(qū)域邊界上相鄰像素的連通性，確定將區(qū)域包圍起來的封閉曲線；所述特征識別單元與所述破損區(qū)域連通單元連接，基于所述封閉曲線確定破損區(qū)域的周長、面積和形狀參數(shù)，所述形狀參數(shù)等于周長的平方除以面積的4 31 ;所述破損等級識別單元與所述閾值分析子設(shè)備和所述FLASH存儲設(shè)備分別連接，基于確定的周長、面積和形狀參數(shù)在破損等級對照表中查找對應(yīng)的破損等級以作為目標(biāo)破損等級輸出；所述潛水器主體包括支架、左壓力克透明筒、右壓力克透明筒、連接箍、儲物臺、機械臂、機械手、隔水密封筒、橫向螺旋槳、豎向螺旋槳、縱向螺旋槳和三個直流電機，所述支架用于將所述潛水器主體固定在水下，所述連接箍與所述支架固定連接，所述儲物臺和所述機械臂與所述連接箍分別連接，所述機械手與所述機械臂連接，所述機械臂包括大臂和與大臂連接的小臂，所述三個直流電機分別帶動所述橫向螺旋槳、所述豎向螺旋槳和所述縱向螺旋槳，以通過螺旋槳的正反轉(zhuǎn)，為潛水器主體提供6個自由度的推進動力；水上浮標(biāo)，設(shè)置在所述潛水器主體的上方水面上；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能供電器件以由所述太陽能供電器件供電，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)，用于探測所述潛水器主體到所述水上浮標(biāo)的相對距離，并作為第二相對距離輸出；所述AT89C51單片機與所述水下攝像設(shè)備、所述北斗星定位設(shè)備、所述聲納探測設(shè)備、所述超聲波測距設(shè)備、所述清晰化分析設(shè)備和所述三個直流電機分別連接，用于監(jiān)視所述三個直流電機的工作狀態(tài)，用于在接收到所述目標(biāo)破損等級時，當(dāng)所述目標(biāo)破損等級大于破損等級閾值時，發(fā)出破損報警信號，還用于基于所述北斗星定位數(shù)據(jù)、所述第二相對距離和所述第一相對距離計算并輸出設(shè)備定位數(shù)據(jù)，并通過電纜將所述破損報警信號、所述水下圖像、所述最終目標(biāo)區(qū)域圖像和所述設(shè)備定位數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿咸幚碇行摹?br>[0008]更具體地，在所述基于清晰化圖像處理的水下設(shè)備缺陷識別系統(tǒng)中:所述水上處理中心位于水上船舶或岸邊位置，通過電纜與所述AT89C51單片機連接。
[0009]更具體地，在所述基于清晰化圖像處理的水下設(shè)備缺陷識別系統(tǒng)中:所述散射光濾除子設(shè)備、所述閾值分析子設(shè)備和所述破損區(qū)域特征提取子設(shè)備集成在一塊集成電路板上。
[0010]更具體地，在所述基于清晰化圖像處理的水下設(shè)備缺陷識別系統(tǒng)中:所述AT89C51單片機還實時監(jiān)控自身的資源占用百分比。
[0011]更具體地，在所述基于清晰化圖像處理的水下設(shè)備缺陷識別系統(tǒng)中:所述AT89C51單片機在自身的資源占用百分比小于預(yù)定百分比閾值時，替換所述清晰化分析設(shè)備的全部操作，所述AT89C51單片機在自身的資源占用百分比大于等于預(yù)定百分比閾值時，退出對所述清晰化分析設(shè)備的全部操作的替換。
[0012]更具體地，在所述基于清晰化圖像處理的水下設(shè)備缺陷識別系統(tǒng)中:所述破損等級閾值預(yù)先存儲在所述FLASH存儲設(shè)備中。
【附圖說明】
[0013]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方案進行描述，其中:
[0014]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施方案示出的基于清晰化圖像處理的水下設(shè)備缺陷識別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0015]附圖標(biāo)記:1潛水器主體；2清晰化分析設(shè)備；3AT89C51單片機
【具體實施方式】
[0016]下面將參照附圖對本發(fā)明的基于清晰化圖像處理的水下設(shè)備缺陷識別系統(tǒng)的實施方案進行詳細說明。
[0017]水下設(shè)備造價昂貴，建造復(fù)雜，如果一旦發(fā)生事故，不僅造成巨大的經(jīng)濟損失，而且很難恢復(fù)，因而，為了做好預(yù)防工