基于激光图像的水下设备检测系统

摘要

本发明涉及一种基于激光图像的水下设备检测系统，用于水下设备识别，所述检测系统包括激光成像设备和水下设备检测仪，所述激光成像设备基于声纳图像处理结果启动对水下激光图像的拍摄，所述水下设备检测仪与所述激光成像设备连接，对所述水下激光图像进行设备破损程度检测以确定是否发出破损严重报警信号。通过本发明，能够基于高质量的激光图像自动、准确、高效地检测水下设备的破损程度。

主权项

一种基于激光图像的水下设备检测系统，用于水下设备识别，所述检测系统包括激光成像设备和水下设备检测仪，所述激光成像设备基于声纳图像处理结果启动对水下激光图像的拍摄，所述水下设备检测仪与所述激光成像设备连接，对所述水下激光图像进行设备破损程度检测以确定是否发出破损严重报警信号；其特征在于，所述检测系统还包括：静态存储设备，设置在所述检测系统主体架构上，预先存储了亮度阈值上限和亮度阈值下限，还用于预先存储破损等级对照表，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，设置在所述检测系统主体架构上，用于对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，设置在所述检测系统主体架构上，与所述声纳设备和所述静态存储设备分别连接，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静态存储设备分别连接，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静态存储设备分别连接，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，设置在所述检测系统主体架构上，包括激光器、探测器和微控制器，所述激光器对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；所述水下设备检测仪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激光成像设备连接，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水下激光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、所述水下激光图像和所述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水下激光图像分别连接，使用分割阈值将所述水下激光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，设置在所述检测系统主体架构上，与所述水下设备检测仪连接，用于在接收到所述目标破损等级时，将所述水下激光图像执行MPEG‑4压缩编码以获得压缩图像，并将所述压缩图像和所述目标破损等级通过水下电缆传送到水上处理中心；其中，所述背景分割子设备、所述破损区域连通子设备、所述特征识别子设备和所述破损等级识别子设备分别采用不同的FPGA芯片来实现。