[发明专利]提高图像处理精度的水下焊缝搜索平台

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像领域，尤其涉及一种提高图像处理精度的水下焊缝搜索平台。

背景技术

现有技术中，水下焊接主要有两种实施方式。

第一种，人工焊接方式，即派遣潜水员携带焊接设备执行水下焊接，这种方式由于潜水员水下作业的局限性，导致焊接可持续差，效率低，而且，肉眼在水下识别焊缝难度较大，焊接准度也不高。

第二种，机械焊接方式，即派遣潜水器下潜到水下，采用机械焊接设备进行焊接，这种方式通常采用图像识别设备完成焊缝定位，然而，当前由于水下散射光干扰以及水下图像质量不佳等原因，机械化焊接中的焊缝识别精度也不高。

为此，需要一种能够替代上述两种方式、实施水下设备自动准确焊接的方案，以机械化焊接为基础，改造现有设备，使其能够克服各种水下干扰，准确识别焊缝，自动完成焊接。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种提高图像处理精度的水下焊缝搜索平台，改造现有潜水器和水下焊接设备的具体结构，引入清晰化处理设备以去除水下散射光干扰，引入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解决水下图像质量问题，最后基于神经网络识别技术和水下定位技术完成对焊缝的准确识别和定位。

根据本发明的一方面，提供了一种提高图像处理精度的水下焊缝搜索平台，所述搜索平台包括潜水器主体、去散射光处理设备、焊缝特征提取设备和焊缝类型识别设备，所述去散射光处理设备用于对水下图像执行去散射光处理，所述焊缝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焊缝特征，所述焊缝类型识别设备用于基于所述水下焊缝特征确定焊缝类型。

更具体地，在所述提高图像处理精度的水下焊缝搜索平台中，还包括：电焊钳，用于固定焊条，所述焊条为湿法涂料焊条，材料为低碳钢；安全开关，其负极导线连接到所述电焊钳；接地夹，被固定在待焊接工件上；电焊机，负极连接至所述电焊钳，正极接地；电焊钳驱动设备，与所述电焊钳连接，用于根据电焊钳驱动信号驱动所述电焊钳前往待焊接工件的焊缝位置；电焊钳驱动电机，为一直流电机，为所述电焊钳驱动设备对所述电焊钳的驱动提供动力；水下拍摄设备，设置在所述潜水器主体上，包括半球形防水透明罩、辅助照明子设备和CCD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，位于所述潜水器主体上，用于对所述潜水器主体前方目标测距以获得前方目标距离；所述去散射光处理设备与所述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；所述潜水器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，驱动潜水器主体实现前进、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，驱动潜水器主体实现上升与下潜动作；预处理设备，设置在所述潜水器主体上，与所述去散射光处理设备连接，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处理设备连接，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；焊缝特征提取设备，设置在所述潜水器主体上，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焊缝图像灰度阈值范围将所述增强水下图像中的焊缝目标识别出来以获得水下焊缝图像；所述特征向量识别子设备与所述图像分割子设备连接，基于所述水下焊缝图像确定水下焊缝目标的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；焊缝类型识别设备，设置在所述潜水器主体上，与所述焊缝特征提取设备连接，采用8输入2输出的单隐层BP神经网络，以水下焊缝目标的8个几何特征作为输入层神经元，输出层为水下焊缝类型，所述水下焊缝类型包括常规类型和无法焊接类型；水上浮标，设置在所述潜水器主体的上方水面上；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，用于探测所述潜水器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IMX6处理器，设置在所述潜水器主体上，与所述焊缝类型识别设备、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，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焊缝定位数据；其中，所述飞思卡尔IMX6处理当接收到所述水下焊缝类型为无法焊接类型时，发出报警信号，当接收到所述水下焊缝类型为常规类型时，根据水下焊缝图像在清晰化水下图像的相对位置确定电焊钳驱动信号。