水下自主機器人視覺系統(tǒng)開發(fā)研究.pdf

1、視覺系統(tǒng)作為水下機器人的設(shè)計開發(fā)中的一個重要環(huán)節(jié)，在水下作業(yè)中發(fā)揮著重要作用。視覺系統(tǒng)可以用來對采集到的水下圖像進(jìn)行處理，其處理結(jié)果可以用來引導(dǎo)水下機器人的水下活動。由于水下環(huán)境的特殊性，水下機器人的圖像處理系統(tǒng)的主要步驟包括圖像預(yù)處理、圖像分割、目標(biāo)識別以及距離估算。本課題中開發(fā)的視覺系統(tǒng)不僅可以很好的達(dá)成歐洲學(xué)生自主水下機器人比賽(SAUC-E)的任務(wù)要求，而且可以廣泛應(yīng)用于各水下作業(yè)環(huán)境，實時進(jìn)行圖像處理，快速有效地定位水中物體。

2、
　　 圖像預(yù)處理包括圖像增強和圖像平滑。水下環(huán)境會影響到捕捉圖像的質(zhì)量，不利于圖像目標(biāo)物體的提取和處理。圖像增強算法可以利用同態(tài)濾波器來增強圖像中的物體，并使用色彩校正算法處理圖像中衰減的顏色。圖像平滑算法的應(yīng)用可以最大程度上消除噪聲，提高被處理圖像的質(zhì)量。
　　 圖像分割系統(tǒng)中包括邊緣檢測和閾值化技術(shù)。應(yīng)用了更具魯棒性的色彩形態(tài)學(xué)梯度法進(jìn)行邊緣檢測，以提取圖像中的目標(biāo)物體，與周圍背景進(jìn)行分離。應(yīng)用了閾值化技術(shù)量化分割

3、圖像的邊緣，得到感興趣的物體圖像。
　　 應(yīng)用霍夫變換(HT)來識別水下的門、球和浮標(biāo)等目標(biāo)物體。該方法在現(xiàn)有的目標(biāo)探測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上做出改進(jìn)使其具有更強的魯棒性，能精確快速定位和尋找水下環(huán)境中的目標(biāo)物體。該目標(biāo)探測算法提升了視覺系統(tǒng)的精確性和運算速度。
　　 距離估算系統(tǒng)中，應(yīng)用針孔模型在單幀圖像和視頻序列中進(jìn)行距離測量，獲得目標(biāo)物體與水下機器人之間的相對距離。利用邊界圖像提升了單幀圖像距離估算的精確性。在視頻序列操作中