[发明专利]一种对水下图像执行散射光消除和焊缝识别处理的方法

说明书

技术领域

本发明涉及小波滤波领域，尤其涉及一种对水下图像执行散射光消除和焊缝识别处理的方法。

背景技术

现有技术中，一般采用潜水员携带焊接设备前往水下设备的焊缝位置实施焊接，水下设备的焊接质量一方面取决于水下焊接工艺，另一方面取决于焊缝的准确识别和定位，然而，由于水下环境的复杂性，水下散射光干扰严重，凭借潜水员通过肉眼寻找焊缝，可靠性不高，间接导致水下焊接质量不稳定。

为此，需要一种水下潜水员能够佩戴的焊缝准确定位系统，在潜水员身上安装各种能够适应水下环境的焊缝定位装置乃至自动焊接装置，解放潜水员的焊接操作，去除水下散射光干扰，提高焊接的准确性，从而保证水下设备能够长期立于水面下。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种基于Marr小波滤波的潜水员便携系统，利用包括Marr小波滤波子设备、中值滤波子设备、尺度变换增强子设备、目标分割子设备和目标识别子设备的焊缝识别设备对焊缝进行准确识别，并进而自动完成焊接操作。

根据本发明的一方面，提供了一种对水下图像执行散射光消除和焊缝识别处理的方法，该方法包括：1)提供一种基于Marr小波滤波的潜水员便携系统，所述便携系统包括头部安装支架、清晰化处理设备和焊缝识别设备，所述清晰化处理设备和所述焊缝识别设备都位于所述头部安装支架上，用于分别对水下图像执行散射光消除和焊缝识别处理；2)运行所述系统。

更具体地，在所述基于Marr小波滤波的潜水员便携系统中，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；GPS定位设备，设置在浮标上，由电力供应设备提供电力供应，用于接收GPS卫星发送的GPS定位数据；声纳探测设备，设置在浮标上，由电力供应设备提供电力供应，用于探测所述潜水员到浮标的相对距离，并作为第一相对距离输出；超声波检测仪，设置在所述头部安装支架上，用于测量所述潜水员距离前方焊缝的距离，并作为第二相对距离输出；移动硬盘，预先存储了焊缝灰度范围和各类焊缝基准模版，所述焊缝灰度范围用于将图像中的焊缝与背景分离，所述各类焊缝基准模版为对各类基准焊缝预先进行拍摄所得到的各个图像；浮标，设置在所述潜水员的上方水面上；电力供应设备，设置在所述浮标上，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；水下拍摄设备，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；所述清晰化处理设备与所述CCD视觉传感器、所述超声波检测仪和所述辅助照明子设备分别连接，以获得所述第二相对距离和所述辅助照明亮度，并基于所述第二相对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；所述焊缝识别设备与所述清晰化处理设备和所述移动硬盘分别连接，包括Marr小波滤波子设备、中值滤波子设备、尺度变换增强子设备、目标分割子设备和目标识别子设备；所述Marr小波滤波子设备与所述CCD视觉传感器连接，用于对所述清晰化水下图像采用基于2阶Marr小波基的小波滤波处理，以滤除所述水下图像中的高斯噪声，获得小波滤波图像；所述中值滤波子设备与所述Marr小波滤波子设备连接，用于对所述小波滤波图像执行中值滤波处理，以滤除所述小波滤波图像中的水粒子散射成分，获得中值滤波图像；所述尺度变换增强子设备与所述中值滤波子设备连接，用于对所述中值滤波图像执行尺度变换增强处理，以增强图像中目标与背景的对比度，获得增强图像；所述目标分割子设备与所述尺度变换增强子设备连接，将所述增强图像中像素灰度值在所述焊缝灰度范围内的所有像素组成焊缝子图像；所述目标识别子设备与所述目标分割子设备和所述移动硬盘分别连接，将所述焊缝子图像与各类焊缝基准模版逐一匹配，输出匹配成功的焊缝基准模版对应的焊缝类型作为目标焊缝类型；ARM11处理芯片，设置在所述头部安装支架上，与所述GPS定位设备、所述声纳探测设备、所述超声波检测仪、所述水上处理设备和所述焊缝识别设备分别连接，用于在接收到所述目标焊缝类型时，启动所述GPS定位设备、所述声纳探测设备和所述超声波检测仪以接收所述GPS定位数据、所述第一相对距离和所述第二相对距离，基于所述GPS定位数据、所述第一相对距离和所述第二相对距离计算并输出焊缝定位数据，并通过电缆将所述焊缝定位数据、所述焊缝子图像和所述目标焊缝类型传输到所述水上处理设备；其中，所述ARM11处理芯片在接收到所述目标焊缝类型时，根据焊缝子图像在水下图像的相对位置确定电焊钳驱动信号。