[发明专利]一种基于视觉的无人艇采水装置对接状态检测系统及方法

权利要求书

1.一种基于视觉的无人艇采水装置对接状态检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

视频采集模块的摄像头采集采水装置对接机构对接处的视频及图片信息；

视频采集模块采集到的视频信息经过无线图传模块从无人艇上传到母船或岸基上的终端处理及显示模块；

终端处理及显示模块运行对接检测监控软件，运行对接检测算法，将结果在终端进行显示，并进行闪光灯及语音双报警；

其中：所述对接检测算法为兴趣区域阈值检测算法，包括离线训练和在线检测阶段，其中离线训练阶段的具体步骤包括：

①将视频采集模块采集的图片以对接成功的为正样本，对接失败的为负样本，构建训练数据集，将样本彩色图片作为算法输入，图片原图大小为分辨率1280×720；

②提取中间对接位置处的矩形区域作为感兴趣区域，区域大小为分辨率440×215，感兴趣区域内背景简单，前景和背景容易通过颜色分离开来；

③将上一步获得的感兴趣区域的彩色图片进行灰度化处理，得到灰度图；

④将上步得到的灰度图片进行阈值化处理，将低亮度的垫圈区域和高亮度的白色对接柱区域分离开来，统计区域内低亮度像素的个数；

⑤将步骤①中得到的训练数据集运行步骤①~④，得到每个样本的低亮度像素数C_i，以样本的像素数为变量，对接成功的样本贴正样本标签，对接失败的样例贴负样本标签，训练得到分类阈值t，至此离线训练过程完成；

所述兴趣区域阈值检测算法在线检测阶段的具体步骤包括：

⑥视频采集模块采集的彩色图片作为算法输入，图片大小为分辨率1280×720；

⑦提取中间对接位置处的矩形区域作为感兴趣区域，区域大小为分辨率440×215；

⑧将上一步获得的感兴趣区域的彩色图片进行灰度化处理，得到灰度图；

⑨将上步得到的灰度图片进行阈值化处理，统计区域内低亮度像素的个数Ct；

⑩以步骤⑤离线训练得到的分类阈值t作为参数，与在线检测得到的低亮度像素个数C_t做比较，如果C_t<t，则对接成功，反之，若C_t≥t，则对接失败，需重新对接。

2.根据权利要求1所述的基于视觉的无人艇采水装置对接状态检测方法，其特征在于：所述视频采集模块、无线图传模块、终端处理及显示模块构成了基于视觉的无人艇采水装置对接状态的检测设备，其中，视频采集模块安装在无人艇上，包括对准采水装置对接机构的网络摄像头，无线图传模块包括两组无线收发模块和天线，其中一组无线收发模块和天线设置在无人艇上，与视频采集模块连接，另一组无线收发模块和天线设置在母船或岸基，与终端处理及显示模块连接，两组无线收发模块和天线之间通过无线通讯连接，所述终端处理及显示模块包括内嵌视觉检测算法并带有显示屏的电脑终端。

3.根据权利要求2所述的基于视觉的无人艇采水装置对接状态检测方法，其特征在于：所述视频采集模块的摄像头为固定焦距的摄像头，其对准的采水装置对接机构包括上对接柱、下对接柱和橡胶密封圈，其中上对接柱连接有采水装置的抽水管道，下对接柱连接有CTD采水器的出水口，上对接柱与下对接柱通过相互插接来连接，橡胶密封圈设置在上对接柱与下对接柱的连接处。

4.根据权利要求2所述的基于视觉的无人艇采水装置对接状态检测方法，其特征在于：所述终端处理及显示模块包括主界面和子界面，主界面用于实时监控检测并智能预警，上面设置有显示画面框、参数设置按钮、检测开关和报警灯，子界面通过主界面上的参数设置按钮启动，用于设置训练和检测参数，上面设置有参数设置框。