一种用于监测浮台上附着物检测的方法、系统和存储介质技术方案

本发明专利技术提供了一种用于监测浮台上附着物检测的方法，该方法包括如下步骤：步骤1：通过相机采集浮台图片并传输到浮台的计算机单元中；步骤2：通过图像的智能分析算法进行浮台附着物的检测；将传输到浮台计算单元中的图像进行智能分析，侦测浮台的表面是否有附着物的存在。本发明专利技术的有益效果是：1.所采用的相机成本很低，不会明显增加无人监控浮台的造价；2.相机的能源消耗很低，只需要每隔一定的时间，拍摄一次图像，因此很节能；3.同时利用三个相机对无人浮台的水下部分进行拍摄，因此是无死角的，每隔区域都能监控；4.在浮台的智能单元中对图像进行自动处理，感知附着物生长情况，因此不需要在后台进行图像分析，信息传输量小。

【技术实现步骤摘要】
一种用于监测浮台上附着物检测的方法、系统和存储介质
本专利技术涉及海洋信息化、计算机视觉、人工智能，尤其涉及一种用于监测浮台上附着物检测的方法、系统和存储介质。
技术介绍
海洋占据了地球的大部分表面积。人类的活动离不开海洋。近年来，随着国家对海洋权益的日益重视，海洋信息化变得越发重要。通过构建海洋信息化系统，渔业、海警、国防、远洋航行、气象、生态环境监控、环境保护、海水种植业，等等各种行业都可以得到极大的好处。利用小型无人浮台，对海面、海水中的信息进行侦测和监控、收集相关信息，是近年来新出现的一种监控手段。与其他监控手段相比，无人浮台具有如下优势：1)无需人力，成本低。2)小型无人浮台，水面上的可见部分体积小，不容易被发现，隐蔽性高。3)使用时间长。投放一次，可以使用长达数年时间。能源消耗低。4)收集的信息种类丰富。5)安全性高，不会对海岸边的各种设施造成影响。6)可监控范围大，可以在海面、海水中，变换深度，收集多种信息。7)环保，不会对海水造成燃油污染。鉴于上述优势，目前全球各国都在加大对无人浮台的投入，期望在未来的海洋竞争中占据足够多的优势。当前各种无人浮台的最大的问题，就是无法监控其自身表面是否有附着物，生长到了什么程度。这个缺点，会造成如下严重后果：1)腐蚀浮台的表面，影响其寿命2)很可能将一些传感器的关键部位遮挡住，影响数据的采集精度。3)受到干扰的数据，进入到后台信息系统，导致用户的决策出现偏差，引起严重事故。4)增加浮台的重量，影响其工作状态。5)有可能将当前海域的生物携带到其他海域，引起生物入侵等问题。6)无法知道数据被干扰的程度，导致当前浮台的数据是否丢弃，还是一定程度上进行处理，无法判断。7)无法检测是哪个浮台出现问题，导致所有的浮台的数据，都变得不可信，导致整个系统瘫痪。但是，无人浮台依然受到较大的困扰——表面附着物。表面附着物是远洋航运中常见的现象。其对舰艇的寿命、航行速度，都有严重的影响。各国对这个问题头痛不已，每年都需要投入大量的资源来清理表面附着物。无人浮台同样深受表面附着的困扰。由于浮台没有主动的动力系统，它们都是漂浮在海水中，随着海流而运动，这样它们相对于海水，是长期静止的。静止的情形下，附着物的生长速度明显高于经常开动的水面舰艇。当表面附着物生长到一定程度时，就可能影响浮台的工作效率了，甚至引起结果的偏差。因此，为了解决这个问题，让相关人员能够知道每一个浮台的当前附着物的生长状态，就可以判断该数据是否可信，可信度如何，从而防止对整个信息系统的数据可信度造成影响。对于附着物生长比较严重的浮台，则需要对其数据进行特殊处理。同时，还有必要将这些浮台进行回收、清理。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于监测浮台上附着物检测的方法，该方法包括如下步骤：步骤1：通过相机采集浮台图片并传输到浮台的计算机单元中；步骤2：通过图像的智能分析算法进行浮台附着物的检测；将传输到浮台计算单元中的图像进行智能分析，侦测浮台的表面是否有附着物的存在；所述步骤2包括依次执行如下步骤：S1：初始状态图像存储；提前存储相片，将相片存储在模板库之中，用于后期的智能分析；S2：浮台图像的采集；通过浮台上的相机采集所需图像；S3：浮台附着物的检测；将所采集的图像传输到浮台的计算单元中，在其中完成智能分析，从而侦测到浮台的表面是否有附着物的存在。作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤2中提取如下信息，用于日后分析，具体包括：浮台柱体部分的侧面边界的精确位置、底部圆弧的精确位置；由于柱体侧面边界是直线，因此采用直线检测的方法进行分析，得到边界坐标；然后通过对浮台柱体底部圆弧的检测，确定柱体的长度；浮台柱体尺寸的记录；计算并记录浮台柱体的宽度和高度尺寸；浮台柱体部分在海水中的色彩信息；根据浮台的两侧直线，结合底部圆弧，得到浮台柱体部分的精确位置，提取该区域内所有像素的平均色彩，并将该平均色彩信息保留；浮台柱体表面在海水中的亮度信息；浮台柱体部分表面纹理信息；采用LBP特征描述纹理，记录浮台下柱体表面LBP特征的直方图，并存储LBP特征的原图，用于后续分析。作为本专利技术的进一步改进，所述直线检测的方法，包括依次执行如下步骤：B1：对彩色图像进行灰度化；B2：在灰度图像中检测canny边缘；B3：利用Hough直线检测算法进行直线拟合；观察浮台柱体两侧的直线是否平行或者是否等长，假如是，检测成功，否则重新采集图像检测。作为本专利技术的进一步改进，所述浮台柱体底部圆弧的检测，包括依次执行如下步骤：C1：利用浮台柱体两侧直线，确定底部的大致范围；C2：在canny图中，进行圆弧拟合；观察圆弧与两侧直线能否衔接，假如能够衔接，则检测成功，否则，重新采集图像检测。作为本专利技术的进一步改进，所述S3步骤包括依次执行如下步骤：D1：浮台当前图与模板图的差分比较；附着物检测的第一步，就是直接对相机所采集的当前图像，以及其对应的模板图像进行做差，观看差分图的结果，从而检测是否有较大的变化；D2：浮台柱体的外边检测和尺寸比较；在当前图像中检测侧面直线和底部圆弧；D3：色彩、亮度的分析和比较；当前图平均色彩，与模板图的色彩进行比较，如果RGB三个通道，任何一个通道的差值大于所定值，则说明附着物出现了，否则，进入D4步骤；当前图平均亮度，与模板图的平均亮度，如果亮度的差值大于所设定值，则说明附着物出现了，否则，进入D4步骤；D4：浮台柱体表面孔洞的检测和比较；通过统计孔洞的数量，侦测浮台是否被污染；D5：浮台柱体表面直线、圆弧线的检测和比较；通过分析当前图像中的线条，检测是否存在附着生物；D6：浮台柱体两侧尖角结构的检测和比较；D7：浮台柱体区域纹理的分析和比较；在浮台柱体区域，采用LBP特征来计算纹理，计算出浮台柱体表面LBP特征的直方图，然后将该直方图，与原始模板图像的纹理直方图进行相关度计算，相关度低于设定值，则说明存在附着生物，预警；所述步骤D5的具体检测方法包括依次执行如下步骤：G1：在柱体区域，提取canny边缘；G2：采用hough直线拟合的方法对canny边缘中的直线段进行检测；G3：过滤长度较短的直线段；G4：统计图像中直线段的数目、平均长度；G5：采用hough圆弧拟合方法对canny边缘中的圆弧段进行检测、拟合；所述步骤D6的具体检测方法包括依次执行如下步骤：H1：将浮台的柱体，从背景图像中分离出来；H2：提取柱体的外部轮廓曲线；H3：遍历外部轮廓曲线，计算每一个点位置的轮廓夹角；H4：夹角度数小于设定度数的，认为是尖角结构；H5：统计两侧尖角的总数目，总数目超过设定数量，预警。作为本专利技术的进一步改进，所述D1步骤包括依次执行如下步骤：E1：对模板图与当前图的每一个对应位置的像素，针对RGB三个色彩分量分别计算差值的绝对值，得到一幅新的彩色差分图像；E2：将柱体区域的差分结果提取出来；E3：统计柱体区域，所有像素位置，三通道的差分值的总和；E4：差分值的总和，关于柱体区域的面积，计算平均值；假如平均值大于设定阈值，则说明附着物出现了，否则不处理。作为本专利技术的进一步改进，所述D2步骤包括依次执行如下步骤：F1：利用浮台侧面直线的位置，计算浮台柱体的宽度；F2：将上述步骤获得的新的宽度值，与模板中的浮台柱体宽度值进行比较，假如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于监测浮台上附着物检测的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1：通过相机采集浮台图片并传输到浮台的计算机单元中；步骤2：通过图像的智能分析算法进行浮台附着物的检测；将传输到浮台计算单元中的图像进行智能分析，侦测浮台的表面是否有附着物的存在；所述步骤2包括依次执行如下步骤：S1：初始状态图像存储；提前存储相片，将相片存储在模板库之中，用于后期的智能分析；S2：浮台图像的采集；通过浮台上的相机采集所需图像；S3：浮台附着物的检测；将所采集的图像传输到浮台的计算单元中，在其中完成智能分析，从而侦测到浮台的表面是否有附着物的存在。

【技术特征摘要】
1.一种用于监测浮台上附着物检测的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1：通过相机采集浮台图片并传输到浮台的计算机单元中；步骤2：通过图像的智能分析算法进行浮台附着物的检测；将传输到浮台计算单元中的图像进行智能分析，侦测浮台的表面是否有附着物的存在；所述步骤2包括依次执行如下步骤：S1：初始状态图像存储；提前存储相片，将相片存储在模板库之中，用于后期的智能分析；S2：浮台图像的采集；通过浮台上的相机采集所需图像；S3：浮台附着物的检测；将所采集的图像传输到浮台的计算单元中，在其中完成智能分析，从而侦测到浮台的表面是否有附着物的存在。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤2中提取如下信息，用于日后分析，具体包括：浮台柱体部分的侧面边界的精确位置、底部圆弧的精确位置；由于柱体侧面边界是直线，因此采用直线检测的方法进行分析，得到边界坐标；然后通过对浮台柱体底部圆弧的检测，确定柱体的长度；浮台柱体尺寸的记录；计算并记录浮台柱体的宽度和高度尺寸；浮台柱体部分在海水中的色彩信息；根据浮台的两侧直线，结合底部圆弧，得到浮台柱体部分的精确位置，提取该区域内所有像素的平均色彩，并将该平均色彩信息保留；浮台柱体表面在海水中的亮度信息；浮台柱体部分表面纹理信息；采用LBP特征描述纹理，记录浮台下柱体表面LBP特征的直方图，并存储LBP特征的原图，用于后续分析。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述直线检测的方法，包括依次执行如下步骤：B1：对彩色图像进行灰度化；B2：在灰度图像中检测canny边缘；B3：利用Hough直线检测算法进行直线拟合；观察浮台柱体两侧的直线是否平行或者是否等长，假如是，检测成功，否则重新采集图像检测。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述浮台柱体底部圆弧的检测，包括依次执行如下步骤：C1：利用浮台柱体两侧直线，确定底部的大致范围；C2：在canny图中，进行圆弧拟合；观察圆弧与两侧直线能否衔接，假如能够衔接，则检测成功，否则，重新采集图像检测。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3步骤包括依次执行如下步骤：D1：浮台当前图与模板图的差分比较；附着物检测的第一步，就是直接对相机所采集的当前图像，以及其对应的模板图像进行做差，观看差分图的结果，从而检测是否有较大的变化；D2：浮台柱体的外边检测和尺寸比较；在当前图像中检测侧面直线和底部圆弧；D3：色彩、亮度的分析和比较；当前图平均色彩，与模板图的色彩进行比较，如果RGB三个通道，任何一个通道的差值大于所定值，则说明附着物出现了，否则，进入D4步骤；当前图平均亮度，与模板图的平均亮度，如果亮度的差值大于所设定值，则说明附着物出现了，否则，进入D4步骤；D4：浮台柱体表面孔洞的检测和比较；通过统计孔洞的数量，侦测浮台是否被污染；D5：浮台柱体表面直线、圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴继云，周勤，蔡少辉，刘天，杨浩，陈海波，
申请(专利权)人：深圳市锦润防务科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44