[发明专利]一种基于机器视觉的节能海洋垃圾收集返航算法及系统

说明书

本发明涉及海洋垃圾收集技术领域，且公开了一种基于机器视觉的节能海洋垃圾收集返航算法及系统，包括中央视觉模块，所述中央视觉模块包括摄像头、NX芯片、自身视觉模块、海岸视觉模块，所述NX芯片的信号输出端与摄像头的信号接收端连接，摄像头的信号输出端与自身视觉模块的信号接收端连接，自身视觉模块的信号输出端与海岸视觉模块的信号接收端连接，所述中央视觉模块的信号输出端与中央计算模块的信号接收端连接，所述中央计算模块包括处理器芯片、定位模块，以海浪、海洋垃圾、自身装置等深度信息数据为参数进行系统性的建模和规划，并随当前海域环境变化调整适应，在进行海洋垃圾收集与装置返航时做出最节能的决策方案。

技术领域

本发明涉及海洋垃圾收集技术领域，具体为一种基于机器视觉的节能海洋垃圾收集返航算法及系统。

背景技术

着经济发展，人类活动造成海洋生态环境日益恶化，各类垃圾漂浮在海面，对海洋生态系统、海洋经济产生极为不良的影响，针对海洋垃圾收集这一问题，研究出了许多海洋垃圾收集装置，但目前的海洋垃圾收集装置多以主动收集或半人工式收集，这种方式耗费大量能源，人力，物力。现有的大多海洋垃圾收集装置，多是自身在海域中主动航行，识别海洋垃圾，然后前往目标垃圾位置，主动对垃圾进行收集，收集满载后主动返航。以上技术实现了海洋垃圾清理的自动化收集，对海洋垃圾的回收效率有一定的提高，但无论是哪种方案，都仅通过机器本身主动地搜索垃圾、获取海洋垃圾的深度信息、收集垃圾、主动返航的问题来提高作业效率，但海洋空间广阔，垃圾的数量、种类繁多，海洋特定的环境导致装置供电困难，装置多为主动作业，无法长时间工作，消耗大量的能量。而且对于当日是否可以下海作业是由人工决策。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于机器视觉的节能海洋垃圾收集返航算法及系统，达到解决上述背景技术中提出的问题的目的。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于机器视觉的节能海洋垃圾收集返航系统，包括中央视觉模块，所述中央视觉模块包括摄像头、NX芯片、自身视觉模块、海岸视觉模块，所述NX芯片的信号输出端与摄像头的信号接收端连接，摄像头的信号输出端与自身视觉模块的信号接收端连接，自身视觉模块的信号输出端与海岸视觉模块的信号接收端连接，所述中央视觉模块的信号输出端与中央计算模块的信号接收端连接。

优选的，所述中央计算模块包括处理器芯片、定位模块，所述处理器芯片的信号输出端与定位模块的信号接收端连接。

优选的，所述中央计算模块的信号输出端与通信模块的信号接收端连接，所述通信模块的信号输出端与辅助模块的信号接收端连接。

优选的，所述自身视觉模块采用目标检测领域的经典算法yolov5，精确识别海面上的海浪以及海浪的大小，速度。

优选的，所述自身与目标之间采用目标检测领域的经典算法yolov5进行测距，根据海浪，自身与目标的相对位置建立出空间坐标系，最后将数据信息传输到中央计算模块。

优选的，所述海岸视觉模块使用目标检测领域的经典算法yolov5，识别岸边的海浪与海洋垃圾，并且识别与该片区域之中最近的海洋垃圾收集装置，对海面中海浪、海洋垃圾的信息进行粗识别。

优选的，所述当海浪距离装置较近装置无法慢速完成决策时：设V₁为海浪向海洋垃圾运动的速率，_X1为海浪至海洋垃圾的距离，V₂为海洋垃圾被海浪带动的速度，X₂为搭载本算法的装置出发前与海洋垃圾的初始距离，X₃为装置运动距离，t为垃圾被海浪拍打后运动时间，垃圾的运动视为匀减速直线运动，加速度为-a(a0),以装置所在位置为原点，以原点指向海洋垃圾的方向为正方向，设α为海浪运动方向

为方便计算，将装置与海洋垃圾的初始距离作为x轴与正方向的夹角