[发明专利]一种采用神经网络识别的水下岩石检测方法

权利要求书

1.一种采用神经网络识别的水下岩石检测方法，该方法包括：

1)提供一种采用神经网络识别的水下岩石检测平台，所述检测平台包括潜水器主体、特征提取设备和岩石类型识别设备，所述特征提取设备和所述岩石类型识别设备都位于所述潜水器主体上，用于分别提取水下岩石特征和确定岩石类型；

2)运行所述平台。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测平台还包括：

挖掘设备，设置在所述潜水器主体上，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；

超声波测距设备，设置在所述潜水器主体上，用于测量所述潜水器主体距离前方岩石目标的距离，并作为第二相对距离输出；

静态存储设备，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潜水器驱动设备瞬时爬升输出功率成正比，所述岩石宽度阈值与所述潜水器驱动设备瞬时绕行输出功率成正比；

所述潜水器主体包括驱动设备和潜水器机械架构，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；

水下摄像设备，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CMOS摄像头，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CMOS摄像头，所述辅助照明子设备为所述CMOS摄像头的水下拍摄提供辅助照明，所述CMOS摄像头对前方目标拍摄以获得包含前方目标的水下图像；

预处理设备，设置在所述潜水器主体上，与所述CMOS摄像头连接，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CMOS摄像头连接，用于对所述水下图像执行中值滤波，以滤除所述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，设置在所述潜水器主体上，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危险岩石和常规岩石；

岩石状态分析设备，与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时，基于所述第二相对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，基于所述第二相对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，基于所述第二相对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；

北斗星定位设备，设置在所述水上浮标上，由所述供电设备提供电力供应，用于接收北斗星卫星发送的北斗星定位数据；

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；

单片机，设置在所述潜水器主体上，与所述岩石类型识别设备、所述北斗星定位设备、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危险岩石时，发出报警信号，并基于所述北斗星定位数据、所述第一相对距离和所述第二相对距离计算岩石定位数据；

其中，所述单片机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静态存储设备分别连接，当接收到所述水下岩石类型时，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；

其中，所述单片机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；

其中，所述单片机还与所述驱动设备连接，以将所述上升驱动信号、所述左右绕行驱动信号或后退驱动信号发送到所述驱动设备；

其中，所述单片机还与所述挖掘驱动器连接，以将所述挖掘驱动信号发送到所述挖掘驱动器。