[发明专利]一种基于激光检测技术的水下目标识别系统

说明书

本发明公开了一种基于激光检测技术的水下目标识别系统，其由激光雷达、数据库和上位机依次相连而成。所述激光雷达对所检测水下区域进行照射扫描获取图片数据，之后所述数据库存储检测到的图片数据，最终所述上位机从数据库中提取数据并对数据进一步处理。上位机处理过程包括图像数据处理模块、特征提取模块、检测识别模块以及结果显示模块。本发明运用退化模型反推恢复图像的图片复原技术提升系统准确性，运用角点检测识别算法提升系统智能性，从而提供了一种智能性强、识别准确率高的水下目标识别系统。

技术领域

本发明涉及激光雷达处理领域和目标检测识别领域，特别地，涉及一种基于激光检测技术的水下目标检测识别技术，是水下目标识别的新技术。

背景技术

近年来，目标识别技术已经广泛的应用到了我们的国民经济和空间技术等领域。尽管目标识别技术在识别地面上物体的应用已经比较成熟，但是在识别水下物体方面还存在许多不足之处，使得目标识别技术在水下作业时面临很多困难。因为水下环境特别是海洋环境情况复杂，所以在进行目标识别时伴随着许多挑战，比如视野模糊导致图片数据不理想以及所拍摄物体轮廓不清等挑战。

虽然声学系统已经并将继续用于执行大范围的探测搜索工作，但声呐探测器却极易受到噪声的干扰，但基于激光的系统由于其提供高分辨率图像的潜力而获得了兴趣。

激光雷达由于其自身分辨率高、抗有源干扰能力强、体积小、质量轻的优势而得到了最广泛的应用。激光雷达工作原理为以激光作为信号源，由激光器发射出的脉冲激光，打到物体上时会引起散射，一部分光波会反射到激光雷达的接收器上，根据激光测距原理计算，就得到从激光雷达到目标点的距离，脉冲激光不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据，用此数据进行成像处理后，就可得到精确的三维立体图像。可以快速并高准确率地收集，在白天和晚上都可以很好地运行。

对于水下目标检测及识别而言，研究的主要目标是提高目标识别的准确率。这不仅具有重要的理论意义和实际意义，而且也是国内外水下目标检测识别的难点和热点。

发明内容

为了克服目前水下目标检测识别准确率不高的难题，本发明的目的在于提供一种基于激光检测技术以及角点检测识别算法的水下目标识别系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于激光检测技术的水下目标识别系统，包括激光雷达、数据库以及上位机，激光雷达、数据库和上位机依次相连。其特征在于：所述激光雷达对所检测水下区域进行照射扫描获取图片数据，之后所述数据库存储检测到的图片数据，最终所述上位机从数据库中提取数据并对数据进一步处理。所述的上位机包括：

图像数据处理模块，用于对检测到的图像进行降噪且进行数据增强操作，解决水下视野模糊导致图像数据不理想的问题，采用如下过程完成：

1.1)从数据库中采集N张带有噪声的灰度图像，取其灰度值为x_i,i＝1,2,...,N，作为训练样本；

1.2)对上述灰度值取对数，得到对数变换后的灰度值：y_i＝g×ln(1+x_i)，其中y_i表示第i张图像对数变换后的灰度值，g表示对数变换系数；

1.3)将对数变换后的图像与原图像混合在一起，作为新的训练样本n_j,j＝1,2,...,2N；

1.4)在图像拍摄过程中由于各种原因会造成图像退化，图像退化模型如下：

g(x,y)＝h(x,y)＊f(x,y)+η(x,y)

其中，＊为卷积符号，f(x,y)为输入图像，g(x,y)为退化图像，h(x,y)为退化函数，η(x,y)为加性噪声，将上式进行傅里叶变换有：

G(u,v)＝H(u,v)F(u,v)+N(u,v)