基于自主作业的auv视觉系统

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1、第uv卷第y期机器人∂²¯quvo²qyΡΟΒΟΤusst年tt月²√qousst文章编号}tssu2swwykusstlsy2sxvx2sxΞ基于自主作业的ΑΥς视觉系统胡震k中国船舶科学研究中心江苏无锡utws{ul摘要}自主作业能力是智能水下机器人k∏·²±²°²∏¶±§¨µº¤·¨µ∂¨«¬¦¯¨o∂l的发展方向o本文介绍了用于∂作业的一个视觉系统o描述了系统的硬件结构和软件体系o论述了水下图像处理方法o详细描述了用于目标识别的神经网络的结构!建模及神经网络识别方法o给出了神经网络特征向量和识别结果q关键词}∂

2、~智能水下机器人~视觉~神经网络中图分类号}×°uw文献标识码}ΑΥςΟΠΤΙΧΑΛςΙΣΙΟΝΣΨΣΤΕΜΒΑΣΕΔΟΝΑΥΤΟΝΟΜΟΥΣΤΑΣΚ«¨±kΧηιναΣηιπΣχιεντιφιχΡεσεαρχηΧεντερoΩυξιoutws{ulΑβστραχτ}׫¨²³·¬¦¤¯√¬¶¬²±¬¶√¨µ¼¬°³²µ·¤±·©²µ∂k∏·²±²°²∏¶±§¨µº¤·¨µ∂¨«¬¦¯¨l·²±¤√¬ª¤·¨o¤√²¬§²¥¶·¤¦¯¨¤±§²³¨µ¤·¨¤∏·²±²°²∏¶¯¼q׫¬¶³¤³¨µ³µ¨¶¨±·¶¤±

3、∂²³·¬¦¤¯√¬¶¬²±¶¼¶·¨°o¤±§³µ¨¶¨±·¶·«¨«¤µ§º¤µ¨©µ¤°¨¤±§·«¨¶²©·º¤µ¨¶·µ∏¦·∏µ¨²©√¬¶¬²±¶¼¶·¨°q׫¬¶³¤³¨µ§¬¶¦∏¶¶¨¶·«¨°¨·«²§²©∏±§¨µº¤·¨µ¬°¤ª¨³µ²¦¨¶¶¬±ªq׫¨kµ·¬©¬¦¬¤¯¨∏µ¤¯¨·º²µ®l¬¶¤³³¯¬¨§·²∂²³·¬¦¤¯√¬¶¬²±q׫¬¶³¤³¨µ³µ¨¶¨±·¶·«¨¦«¤µ¤¦·¨µ¬¶·¬¦¶²©²¥¨¦·¶o§¨¶¦µ¬¥¨¶·«¨¶·µ∏¦·∏µ¨¤±§°²

4、§¨¯¬±ª²©q׫¬¶³¤³¨µ³µ¨¶¨±·¶¦«¤µ¤¦·¨µ¬¶·¬¦√¨¦·²µ²©¤±§·«¨µ¨¶∏¯·¶²©µ¨¦²ª±¬·¬²±qΚεψωορδσ}∂k∏·²±²°²∏¶±§¨µº¤·¨µ∂¨«¬¦¯¨lo√¬¶¬²±okµ·¬©¬¦¬¤¯¨∏µ¤¯¨·º²µ®l1引言kΙντροδυχτιονl制雷区图q智能水下机器人k∏·²±²°²∏¶±§¨µº¤·¨µ2视觉系统硬件体系kΤηεσοφτωαρεσψστεμ∂¨«¬¦¯¨o∂l着重研究水下浮游式智能机器人技οφΑΥςϖισιονl术q构成以自主完

5、成侦察!伪装与欺骗!自动绘制雷光视觉系统的硬件结构如图t所示o其中包括区图!援潜救生!探测和取样等较为复杂的水下作业水面和水下两部分o由一根四芯光纤连接水面和水为背景o具有学习功能o能在海洋环境下进行演示并下两部分q有人工干预能力的水下机器人试验平台q在自主性2q1水面部分和适应性两个方面都有突破q水面由光视觉计算机和水面光端机组成o光视智能水下机器人光视觉系统着重研究光成像最觉计算机完成视觉建模和高层视觉信息处理和理优设计的计算机仿真和机器人运动对视觉信息所产解q实现光视觉计算机与其他水面计算机的网络通生的影响及其补

6、偿技术o研究水下物体的三维建模!讯o建立光视觉计算机与水下控制器的串行通信o实识别!定位和跟踪的精确描述的有效算法o充分利用时监控系统每个节拍的运行状态与处理参数q光视人工智能和神经网络的知识工程o进行水下世界的觉计算机带¨·¨²µ图像采集卡和录像机o该系统具描述!表达!学习和判断o以实现水下自主探测和识有实时卷积和各种统计功能o用于水下摄像机图像别目标!自主援潜救生k模拟卸螺栓l作业和自主绘采集和图像数据处理qΞ基金项目}本项目为国防科工委九五重点预研课题q收稿日期}usstpsupuyxvy机器人usst年tt月图

7、t∂光视觉系统的硬件结构ƒ¬ªqt׫¨«¤µ§º¤µ¨¶·µ∏¦∏·µ¨²©∂²³·¬¦¤¯√¬¶¬²±¶¼¶·¨°2q2水下部分中层))基于知识的目标有效特征提取和预水下部分由水下光端机!视频切换与灯控装置测q该模块进行图像处理o提取目标特征o并根据目及水下摄像机和水下灯组成o机器人平台上配备两标模型进行学习o形成知识库o得到单幅图像的初步台摄像机o其中前向摄像机用于目标引导过程o当机理解结果和评价q器人运行到目标上方时o切换到后向摄像机工作o精高层))多幅图像的信息融合与理解q该模块确引导机械手进行相应的作业q对

8、应每台摄像机o分对多幅图像信息进行匹配和融合o形成可靠的!稳定别装有左!右两个水下灯q根据自然光照和水下图像的视觉理解结果q灰度o视频切换与灯控装置自动控制水下灯的光强q视觉系统控制模块q视觉系统中的每个层次均并根据相应的指令o切换前向和后向摄像机的视频可通过控制策略调整∂的自身状态o形成主动信号q视频信号由光端机上传至光视觉计算