[发明专利]一种类珊瑚礁水域生物质量演化评估系统

权利要求书

1.一种类珊瑚礁水域生物质量演化评估系统，其特征在于：具体包括小型水下机器人硬件系统和小型水下机器人软件系统；所述小型水下机器人硬件系统搭载所述小型水下机器人软件系统，由所述小型水下机器人软件系统发送控制指令，实现水下机器人在海域、江河和湖泊水域的水下运动、珊瑚礁图像采集；

所述小型水下机器人硬件系统包括超短基线水下定位子系统，用于实现船体与小型水下机器人之间的相对定位；

所述小型水下机器人软件系统包括珊瑚礁健康评估子系统；所述珊瑚礁健康评估子系统，基于所述小型水下机器人硬件系统采集的珊瑚礁图像，利用颜色、LBP和Gabor混成式的珊瑚礁评估方法，对珊瑚礁的健康状态进行评估。

2.如权利要求1所述的一种类珊瑚礁水域生物质量演化评估系统，其特征在于：所述小型水下机器人硬件系统，具体还包括：两栖六足类机器人本体、视觉设备、控制堆栈、传感器堆栈、通讯单元和供电单元。

3.如权利要求2所述的一种类珊瑚礁水域生物质量演化评估系统，其特征在于：所述两栖六足类机器人本体，为任意一种水下专用机器人；所述视觉设备包括4个具有不同性能的摄像头和一面镜子，具体为：一个前向摄像头、一对前鱼眼相机和一个使用45度的镜子调整后捕捉所述两栖六足类机器人正下方的海底图像的相机；所述供电单元采用锂电池，用于为所述小型水下机器人硬件系统供电。

4.如权利要求2所述的一种类珊瑚礁水域生物质量演化评估系统，其特征在于：所述控制堆栈为搭载运行QNX系统的低功耗处理器；所述传感器堆栈为搭载运行GNU/Linux的双核处理器。

5.如权利要求2所述的一种类珊瑚礁水域生物质量演化评估系统，其特征在于：所述小型水下机器人软件系统还包括：搭载于所述控制堆栈的实时控制子系统，用于实现所述两栖六足类机器人本体的PID速度控制和安全限制控制；搭载于所述传感器堆栈的运动规划子系统，用于实现所述两栖六足类机器人本体高级动作控制；所述高级动作包括：游泳、步行、坐姿和站立。

6.如权利要求2所述的一种类珊瑚礁水域生物质量演化评估系统，其特征在于：所述珊瑚礁健康评估子系统，基于所述小型水下机器人硬件系统采集的珊瑚礁图像，利用颜色、LBP和Gabor混成式的珊瑚礁评估方法，对珊瑚礁的健康状态进行评估，具体流程为：

S101：所述小型水下机器人硬件系统通过所述视觉设备采集海底珊瑚礁图片；

S102：对所述海底珊瑚礁图片同时采用Gabor滤波器和LBP描述符，进行海底珊瑚礁纹理度量，得到经过纹理度量后的珊瑚礁图片的图像直方图；

S103：将经过纹理度量后的珊瑚礁图片的图像直方图附加到原海底珊瑚礁图像块中像素的色调值的八位直方图中，以表示珊瑚的颜色，并提取特征向量；

S104：根据提取的特征向量，采用支持向量机分类器对每个斑块进行珊瑚分割决策。

7.如权利要求6所述的一种类珊瑚礁水域生物质量演化评估系统，其特征在于：步骤S102中，所述Gabor滤波器为海底珊瑚礁纹理的第一个度量；对所述海底珊瑚礁图片采用Gabor滤波器，进行海底珊瑚礁纹理度量，具体为：

S201：采用n个不同频率和m个不同方向的组合，得到n×m个不同的Gabor核；其中n、m为预设值；

S202：利用n×m个不同的Gabor核与所述海底珊瑚礁图片进行卷积，得到经过Gabor滤波器处理后的n×m个Gabor滤波器的幅度直方图；

S203：计算所述n×m个Gabor滤波器的幅度直方图的均值和方差，得到2×n×m维的图像直方图；其中所述2×n×m维的图像直方图包括n×m维均值和n×m维方差。