[发明专利]用于水下设备状态分析的潜艇民用平台

摘要

本发明涉及一种用于水下设备状态分析的潜艇民用平台，包括潜艇固定平台、激光成像设备、图像去散射设备和设备状态检测器件，所述潜艇固定平台位于所述潜艇的前部，所述激光成像设备、所述图像去散射设备和所述设备状态检测器件都位于所述潜艇固定平台上，所述图像去散射设备用于对所述激光成像设备拍摄的、潜艇前方的水下激光图像进行散射光消除，所述设备状态检测器件与所述图像去散射设备连接，用于探测消除散射光后的水下图像中的设备状态。通过本发明，能够拓宽潜艇的民用用途，对水下工作的各类设备进行智能化状态检测。

主权项

一种用于水下设备状态分析的潜艇民用平台，所述民用平台包括潜艇固定平台、激光成像设备、图像去散射设备和设备状态检测器件，所述潜艇固定平台位于所述潜艇的前部，所述激光成像设备、所述图像去散射设备和所述设备状态检测器件都位于所述潜艇固定平台上，所述图像去散射设备用于对所述激光成像设备拍摄的、潜艇前方的水下激光图像进行散射光消除，所述设备状态检测器件与所述图像去散射设备连接，用于探测消除散射光后的水下图像中的设备状态；其特征在于，所述民用平台还包括：FLASH存储器件，预先存储了破损等级对照表，所述破损等级对照表保存了每一个破损等级所对应的破损区域所处曲线的周长、面积和形状参数；声纳设备，用于对潜艇前部的水下目标执行声纳图像采集，以获得声纳图像；声纳图像处理设备，与所述声纳设备和所述FLASH存储器件分别连接，包括第一检测子设备、第二检测子设备和目标距离检测子设备，所述第一检测子设备与所述声纳设备和所述FLASH存储器件分别连接，用于采用亮度阈值上限遍历声纳图像以分割出核心目标区域；所述第二检测子设备与所述第一检测子设备和所述FLASH存储器件分别连接，用于以所述核心目标区域的边缘点作为种子点，利用亮度阈值下限对核心目标区域附近的像素点进行亮度判断，以获得并分割出最终目标区域；所述目标距离检测子设备与所述第二检测子设备连接，计算最终目标区域的中心点到声纳图像检测原点的距离并作为目标距离输出；所述激光成像设备，包括激光器、探测器和微控制器，所述激光器对潜艇前部的水下目标发出激光束，以在所述激光束被水下目标反射到所述探测器时，便于所述探测器的拍摄，所述微控制器与所述声纳图像处理设备、所述激光器和所述探测器分别连接，基于目标距离和激光在水下传播速度确定所述探测器快门的选通时间，并在选通时间到达时，选通所述探测器的快门，触发所述探测器对水下目标进行拍摄，以获得水下激光图像；超长波通信器件，位于潜艇操作仪表盘内，用于与远端的水上设备检验中心建立双向数据通信；定位器件，位于潜艇操作仪表盘内，包括惯性导航定位子器件和水声导航子器件，使用所述惯性导航定位子器件和所述水声导航子器件进行联合定位，基于所述惯性导航定位子器件和所述水声导航子器件的输出，确定所述潜艇的当前定位数据；超声波检测仪，设置在所述潜艇固定平台上，用于测量所述潜艇前部距离前方设备的距离，并作为设备相对距离输出；激光强度检测仪，设置在所述潜艇固定平台上，用于实时检测所述激光束被水下设备反射到所述探测器时的激光强度；所述图像去散射设备与所述激光成像设备、所述超声波检测仪和所述激光强度检测仪分别连接，以获得所述设备相对距离和所述激光强度，并基于所述设备相对距离和所述激光强度去除所述水下激光图像中因为激光照射而在前方设备上形成的散射光成份，以获得去散射水下图像；所述设备状态检测器件包括阈值分析设备和破损区域特征提取设备；所述阈值分析设备与所述图像去散射设备连接，从0‑255依次选择灰度值作为备选灰度值，使用备选灰度值将所述去散射水下图像分割为备选目标区域图像和备选背景区域图像；基于备选目标区域图像像素总数、备选目标区域图像像素灰度平均值、备选背景区域图像像素总数和备选背景区域图像像素灰度平均值计算灰度值类间方差值，具体计算为：备选目标区域图像像素灰度平均值减去备选背景区域图像像素灰度平均值，获得的差的平方值乘以备选目标区域图像像素总数和备选背景区域图像像素总数即为灰度值类间方差值；将最大灰度值类间方差值所对应的备选灰度值作为分割阈值输出；破损区域特征提取设备，与所述阈值分析设备、所述图像去散射设备和静态存储设备分别连接以获得所述分割阈值，包括背景分割子设备、破损区域连通子设备、特征识别子设备和破损等级识别子设备；所述背景分割子设备与所述阈值分析设备和所述图像去散射设备分别连接，使用分割阈值将所述去散射水下图像分割为最终目标区域图像和最终背景区域图像；所述破损区域连通子设备与所述背景分割子设备连接，用于基于最终目标区域图像中区域边界上相邻像素的连通性，确定将区域包围起来的封闭曲线；所述特征识别子设备与所述破损区域连通子设备连接，基于所述封闭曲线确定破损区域的周长、面积和形状参数，所述形状参数等于周长的平方除以面积的4π；所述破损等级识别子设备与所述阈值分析设备和所述静态存储设备分别连接，基于确定的周长、面积和形状参数在破损等级对照表中查找对应的破损等级以作为目标破损等级输出；数字信号处理器，设置在所述潜艇固定平台上，与所述定位器件、所述设备状态检测器件和所述超长波通信器件分别连接，用于在接收到所述目标破损等级时，将所述去散射水下图像进行基于MPEG‑4压缩标准的图像压缩编码，以获得压缩设备子图像，将所述压缩设备子图像、所述目标破损等级和所述当前定位数据通过所述超长波通信器件发送到水上设备检验中心。