采用雙重圖像濾波的暗礁避讓系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及圖像濾波領域，尤其涉及一種采用雙重圖像濾波的暗礁避讓系統。
【背景技術】
[0002]潛艇在行駛時，如果前方暗礁過高，則前端容易與暗礁碰撞，從而導致潛艇受損。為了避免出現潛艇與水下暗礁碰撞情況發生，需要在潛艇前端安置暗礁檢測系統，然而，現有技術中并沒有這樣的系統。
[0003]為此，本發明提出了一種采用雙重圖像濾波的暗礁避讓系統，涉及潛艇民用設計，能夠根據潛艇前方暗礁的具體情況，確定具體的處理策略，實現對暗礁的有效躲避，從而避免與暗礁碰撞的事故發生。
【發明內容】
[0004]為了解決現有技術存在的技術問題，本發明提供了一種采用雙重圖像濾波的暗礁避讓系統，增加了包括自適應遞歸濾波子器件、中值濾波子器件、尺度變換增強子器件、目標分割子器件、散射光濾除子器件和目標識別子器件的高精度暗礁識別設備，輔以水下散射光去除設備，力求準確識別潛艇前方暗礁，并根據前方暗礁的寬度確定具體的處理方式。
[0005]根據本發明的一方面，提供了一種采用雙重圖像濾波的暗礁避讓系統，所述避讓系統用于潛艇上，包括潛艇前端固定架、暗礁辨別器件和超長波通信器件，所述暗礁辨別器件位于所述潛艇前端固定架上，用于檢測潛艇前端的水下是否存在暗礁，以便于潛艇通過所述超長波通信器件與水上平臺傳送暗礁相關信息。
[0006]更具體地，在所述采用雙重圖像濾波的暗礁避讓系統中，還包括:挖掘設備，設置在所述潛艇前端固定架上，包括挖掘電機和挖掘驅動器，所述挖掘驅動器與所述挖掘電機連接，用于對前方暗礁進行挖掘；定位器件，包括慣性導航定位子器件和水聲導航子器件，使用所述慣性導航定位子器件和所述水聲導航子器件進行聯合定位，基于所述慣性導航定位子器件和所述水聲導航子器件的輸出，確定所述潛艇的當前定位數據；靜態存儲器件，預先存儲了暗礁灰度范圍和各類暗礁基準模版，所述暗礁灰度范圍用于將圖像中的暗礁與背景分離，所述各類暗礁基準模版為對各類基準暗礁預先進行拍攝所得到的各個圖像，還預先存儲了暗礁面積閾值、暗礁高度閾值和暗礁寬度閾值，所述暗礁面積閾值與挖掘設備輸出功率成正比，所述暗礁高度閾值與潛艇驅動設備瞬時爬升輸出功率成正比，所述暗礁寬度閾值與潛艇驅動設備瞬時繞行輸出功率成正比；水下攝像器件，設置在所述潛艇前端固定架上，包括半球形防水透明罩、輔助照明子器件、CMOS攝像頭和超聲波測距子器件，所述半球形防水透明罩用于容納所述輔助照明子器件和所述CMOS攝像頭，所述超聲波測距子器件用于對前方目標測距以獲得前方目標距離，所述輔助照明子器件為所述CMOS攝像頭的水下拍攝提供輔助照明，所述CMOS攝像頭對前方目標拍攝以獲得包含前方目標的水下圖像；所述暗礁辨別器件，設置在所述潛艇前端固定架上，包括自適應遞歸濾波子器件、中值濾波子器件、尺度變換增強子器件、目標分割子器件、散射光濾除子器件和目標識別子器件；所述自適應遞歸濾波子器件與所述CMOS攝像頭連接，用于對所述水下圖像執行自適應遞歸濾波處理，以濾除所述水下圖像中的高斯噪聲，獲得自適應遞歸濾波圖像；所述中值濾波子器件與所述自適應遞歸濾波子器件連接，用于對所述自適應遞歸濾波圖像執行中值濾波處理，以濾除所述自適應遞歸濾波圖像中的水粒子散射成分，獲得中值濾波圖像；所述尺度變換增強子器件與所述中值濾波子器件連接，用于對所述中值濾波圖像執行尺度變換增強處理，以增強圖像中目標與背景的對比度，獲得增強圖像；所述目標分割子器件與所述尺度變換增強子器件連接，將所述增強圖像中像素灰度值在所述暗礁灰度范圍內的所有像素組成暗礁子圖像；所述散射光濾除子器件與所述目標分割子器件、所述超聲波測距子器件和所述輔助照明子器件分別連接，以獲得所述前方目標距離和所述輔助照明亮度，并基于所述前方目標距離和所述輔助照明亮度去除所述暗礁子圖像中因為輔助照明子器件照射而在暗礁上形成的散射光成份，以獲得清晰化暗礁子圖像；所述目標識別子器件與所述散射光濾除子器件和所述靜態存儲器件分別連接，將所述清晰化暗礁子圖像與各類暗礁基準模版逐一匹配，輸出匹配成功的暗礁基準模版對應的暗礁類型作為目標暗礁類型；暗礁狀態分析設備，與所述暗礁辨別器件和所述超聲波測距子器件分別連接，當接收到所述目標暗礁類型時，基于所述前方目標距離和所述清晰化暗礁子圖像占據所述水下圖像的面積百分比計算水下暗礁橫向面積，基于所述前方目標距離和所述清晰化暗礁子圖像縱向高度占據所述水下圖像縱向高度的高度百分比計算水下暗礁高度，基于所述前方目標距離和所述清晰化暗礁子圖像橫向寬度占據所述水下圖像橫向寬度的寬度百分比計算水下暗礁寬度；嵌入式處理器件，設置在所述潛艇前端固定架上，與所述定位器件、所述水下攝像器件、所述暗礁辨別器件和所述超長波通信器件分別連接，用于在接收到所述目標暗礁類型時，將所述清晰化暗礁子圖像進行基于MPEG-4壓縮標準的圖像壓縮編碼，以獲得壓縮暗礁子圖像，將所述壓縮暗礁子圖像、所述目標暗礁類型和所述當前定位數據通過所述超長波通信器件發送到水上平臺；所述嵌入式處理器件還與所述暗礁狀態分析設備、所述暗礁辨別器件和所述靜態存儲器件分別連接，當接收到所述目標暗礁類型時，將所述水下暗礁橫向面積與所述暗礁面積閾值比較，所述水下暗礁橫向面積小于等于所述暗礁面積閾值則發出挖掘驅動信號，所述水下暗礁橫向面積大于所述暗礁面積閾值則進入躲避工作模式；其中，所述嵌入式處理器件在所述躲避工作模式中執行以下操作:當所述水下暗礁高度小于等于所述暗礁高度閾值時則發出上升驅動信號，當所述水下暗礁高度大于所述暗礁高度閾值時，進一步判斷所述水下暗礁寬度和所述暗礁寬度閾值的比較結果:當所述水下暗礁寬度小于等于所述暗礁寬度閾值時則發出左右繞行驅動信號，否則，發出后退驅動信號；所述嵌入式處理器件還與潛艇驅動設備連接，以將所述上升驅動信號、所述左右繞行驅動信號或后退驅動信號發送到潛艇驅動設備；所述嵌入式處理器件還與所述挖掘驅動器連接，以將所述挖掘驅動信號發送到所述挖掘驅動器。
[0007]更具體地，在所述采用雙重圖像濾波的暗礁避讓系統中:所述嵌入式處理器件在接收到所述目標暗礁類型為危險類型時，通過所述超長波通信器件向所述水上平臺發送報警信號。
[0008]更具體地，在所述采用雙重圖像濾波的暗礁避讓系統中:所述暗礁狀態分析設備與所述嵌入式處理器件集成在一塊集成電路板上。
[0009]更具體地，在所述采用雙重圖像濾波的暗礁避讓系統中:所述自適應遞歸濾波子器件、所述中值濾波子器件、所述尺度變換增強子器件、所述目標分割子器件、所述散射光濾除子器件和所述目標識別子器件分別采用不同的FPGA芯片實現。
[0010]更具體地，在所述采用雙重圖像濾波的暗礁避讓系統中:所述靜態存儲器件為SDARM。
【附圖說明】
[0011]以下將結合附圖對本發明的實施方案進行描述，其中:
[0012]圖1為根據本發明實施方案示出的采用雙重圖像濾波的暗礁避讓系統的結構方框圖。
[0013]附圖標記:1潛艇前端固定架；2暗礁辨別器件；3超長波通信器件
【具體實施方式】
[0014]下面將參照附圖對本發明的采用雙重圖像濾波的暗礁避讓系統的實施方案進行詳細說明。
[0015]潛艇的安全性能一直是潛艇設計者首要考慮的問題之一，由于水下礁石形狀不同，分布沒有規律，礁石具體情況無法人為預判，需要對潛艇前方礁石進行具體形狀檢測，然而，由于水下的特殊環境，現有技術中缺乏相應的暗礁檢測和處理方案。
[0016]為了克服上述不足，本發明搭建了一種采用雙重圖像濾波的暗礁避讓系統，基于水下暗礁的具體情況制定不同的處理策略，從而避免暗礁與潛艇相撞。
[0017]圖1為根據本發明實施方案示出的采用雙重圖像濾波的