基于改进DCP水下图像增强算法研究

为提高舰员对舰船的维修保障能力,尤其是舰船水下部分及附属装置的检查、清洗、切割或维修等,需借助水下视觉辅助设备,但利用视觉设备在水下所取得的图像存在着清晰度低模糊、色偏严重对比度不高、亮度偏暗等缺点。为解决这一问题,在深入分析常用图像增强算法的基础上,经过筛选采用改进后的暗通道优先算法对水下图像进行增强,提高水下图像的对比度和对水下图像进行颜色校正,以适应人眼对图像信息的获取。首先使用传统的暗通道先验算法对图像颜色校正,使图像看起来颜色更加均匀对比度更高,随后利用改进的暗通道先验算法进行改进。改进后的算法模型传输率更高,PSNR更均衡,图片中噪声更小,更清晰,可以满足水下图像的观测要求,为实际舰船水下检修提供可靠的帮助。     

基于视觉传达效果的舰船图像优化

视觉传达技术是数字化环境下快速发展的科学技术,在舰船安防监控中,亟需采用视觉传达技术修复模糊的舰船图像,去除图像非均匀噪声,提高舰船图像分辨率。本文基于视觉传达效果视角,将视觉传达技术应用到提取舰船图像特征信息、建立舰船图像优化模型、优化处理雾天舰船图像和舰船全景图像四个方面,提出舰船图像优化方案,并通过实验论证优化方案的图像效果,实验结果表明舰船图像优化能够有效降低峰值信噪比,保证图像的清晰度。     

数字信号处理器的水下成像实验系统开发

舰船在对水中目标进行侦察、探测及识别的过程中,需要运用水下成像实验系统,由此使得该系统成为舰船上不可或缺的重要系统之一。在对该系统进行开发时,为提高图像处理效果,可对数字信号处理器进行合理运用。通过数字信号处理器的加入,能够为水下成像实验系统提供强有力的技术支撑,选配适宜的硬件,并开发相应的软件程序,使系统可以对水下图像进行采集,经增强和降噪后,使图像更加清晰。数字信号处理器的加入使整个系统的性能得到全方位提升。     

舰船智能巡检机器人的运维信息自助交互方法

传统舰船巡检机器人能够完成舰船的运行与维护检查工作,但存在运维信息的自助交互性差,多任务交互能力不足的问题。为此提出舰船智能巡检机器人的运维信息自助交互方法研究。通过构建自助交互系统服务器,搭建多通道运维信息交互接口,实现智能巡检交互平台的建立;依托交互平台的建立和自助交互信号的布置以及交互信息集成机制,完成机器人的多任务自助交互,实现舰船智能机器人的运维信息自助交互。实验数据表明,设计的运维自助交互方法具有良好的交互能力和使用性能。     

水下航行器运行系统的SysML模型设计

为在嵌入式水下航行器运行系统中,快速提取舰船通信关系维护所需的传输数据信息,增强通信信息传输稳定性,设计水下航行器运行系统的SysML模型。借鉴民机研制经验,以导航传感器作为核心应用设备,构建必要的导航数学模型,分析水下航行器运行系统的组成特性。定义船舶航行数据,通过构建语义映射关系,确定SysML理念相关的信息扩展能力,实现水下航行器运行系统SysML模型的顺利应用。实验结果表明,水下航行器运行系统SysML模型的舰船通信数据提取速率较快,能够有效增强通信信息传输稳定性。     

监控视频中可疑舰船的实时检测研究

现有方法由于监控视频图像处理缺陷,导致存在着可疑舰船检测时间较长、检测准确性较差,无法满足现今海上安全保障的需求,故提出监控视频中可疑舰船的实时检测研究。由于多种因素的影响,监控视频图像清晰度较差,通过直接灰度变换方法对其进行增强处理,以此为基础,基于监控视频图像相位谱生成显著图,利用Roberts算子计算显著区域的梯度,与上述获得的显著图相结合,得到综合视觉显著图,从而实现可疑舰船的实时检测。实验结果显示,在不同天气条件背景下,与现有方法相比较,提出方法可疑舰船检测时间较短,检测准确性较高,充分表明提出方法实时检测效果更佳。     

小型舰船吸附式机器人的设计与智能控制

水下机器人是有效提高船舶机械化、自动化与智能化的方法。本文给出小型舰船吸附式机器人的设计和控制方法。首先介绍吸附式机器人的基本结构,然后给出新型吸附单元的模型,该模型使用Halbach阵列模型,并对其理想模型以及非理想模型进行描述,同时也给出优化算法。实验结果表明,本文设计的吸附式模型具有可靠的吸附能力。     

基于ARM与单目立体的自主水下机器人导向结构优化

传统的自主水下机器人导向结构防腐性能差,运行角速度低。针对上述问题,基于ARM与单目立体对自主水下机器人导向结构进行优化,密封水下机器人的各个主要部件,通过外包角皮管密封连接线连接部件与部件,设定导向结构、混合样条曲线的边界、获得形体曲面、确定三维实体来实现结构优化,引入机械装置优化导向结构。实验结果表明,基于ARM与单目立体的自主水下机器人导向结构优化方法能够很好地提高水下机器人的运行角速度,增强防腐能力。本研究对于确保自主水下机器人在水下正常运行有积极促进作用。     

一种模态切换水下机器人设计与模型实验研究

针对现有水下机器人模态(航态)单一的不足,完成了一种新型开架式模态切换水下机器人(MC-ROV)的总体设计方案,提出了ROV浮游与爬行模态切换方法,可实现浮游与爬行清污作业的自由切换,完成了ROV样机的装配,并进行了陆上系统测试、水密性测试、整体平衡实验。在此基础上开展了下水试航实验,实现了视频捕获、直航、回转、潜浮等功能,完成了推进系统的推力测试,测试数据为进一步开展MC-ROV操控性能的研究提供了理论参考和试验数据。     

智能水下机器人视景仿真实验平台研究

利用Multigen Creator、Vega等三维仿真软件,通过编程开发某水下机器人三维视景仿真系统,对该机器人的周围环境、运动信息、声呐及摄像等传感器信息等进行了模拟仿真.经验证建立的水下机器人三维视景仿真实验平台能够较真实的模拟机器人在水下运动的实际情况.     

舰船管道检测机器人最优移动路径自动规划算法

现有舰船管道检测路径自动规划算法存在搜索时间与路径长度较长的问题,因此提出一种新的舰船管道检测机器人最优移动路径自动规划算法。对舰船管道检测机器人最优移动路径规划的对应数学模型进行构建。利用舰船管道检测机器人检测运行空间对应概率,配置舰船管道检测机器人的运行环境。通过在线查询实现舰船管道检测机器人最优移动路径自动规划算法。实验结果表明,该路径自动规划算法的搜索时间与路径长度均低于现有算法,实现了性能突破。     

水下遥作业系统的协调控制的研究

针对带缆水下机器人和机械手组成的水下遥作业系统协调作用实现预期运动的问题,改进了传统的滑模控制算法,用模糊算法动态调节滑模控制器的指数趋近律的两个参数,达到削弱抖震的效果,较好地跟踪系统的轨迹,实现水下机器人和机械手的协调控制。结果表明基于模糊动态调整滑模指数趋近律的方法能够改进系统的控制性能,在机器人和机械手共同运动时能克服系统的误差和外界扰动,达到较好的控制效果。     

基于模糊理论的水下机器人运动控制研究

水下机器人归属于高科技产品的范畴,它的运动过程具有非常典型的特点,强耦合、非线性、不确定性等,由此对控制系统的性能提出较高的要求。为满足水下机器人的控制需要,可对模糊控制理论加以合理运用,借助模糊控制技术,构建运动控制系统,依托该系统对水下机器人的运动过程有效控制,从而最大限度发挥出水下机器人的作用。以模糊控制的方法设计运动控制系统时,要充分考虑水下机器人的运动角度和速度,以此来确保系统的可用性,达到预期中的控制效果。     

舰船导航系统的人机交互界面设计及评价研究

为便于用户理解舰船导航系统的各项功能和使用方法,更有效地利用系统完成舰船导航,研究舰船导航系统的人机交互界面设计及评价方法。以最大距离色彩对比度、最大距离对比度为优化目标,建立舰船导航系统人机交互界面设计模型,确定人机交互界面设计方案;通过变异系数法,确定人机交互界面设计方案评价指标权重;利用逼近理想解排序法,结合评价指标权重,得到人机交互界面设计方案评价结果。实验证明：该方法可有效设计舰船导航系统人机交互界面,且视觉效果较优;可有效评价人机交互界面设计方案,及时发现设计方案中的不足,并加以改进。     

低照度的舰船图像增强研究

传统舰船图像低照度增强算法多为单一增强算法,因此在对图像动态范围处理上存在一定误差,导致动态范围外的图像色域噪点处理效果不佳,图像整体增强效果无法达到舰船图像应用要求。为了获得低照度下舰船图像的最佳增强效果,提出低照度的舰船图像增强研究。首先,对低照度图像建立Retinex模型,获得低照度图像增强的理论基础数据;接着将Retinex模型参量引入低照度舰船图像,建立图像光照基础模型,根据光照基础模型获得的各图层光照分布状态,对其亮度进行调整,滤除图层噪点;然后,通过神经网络算法,对增强图像图层进行重建计算,完成低照度舰船图像增强计算。最后,通过对比实验数据,证明提出方法能够提升低照度舰船图像增强处理效果。     

夜间低照度船舶监控视频图像均衡化增强方法

在夜间低照度环境下,传统船舶监控视频图像增强方法存在图像暗部及高光等区域识别异常的问题,导致对比度系数与照度参量调节均衡度异常,整体效果无法满足实际应用要求,因此根据夜间低照度环境特征,提出夜间低照度船舶监控视频图像均衡化增强方法。首先,对夜间低照度船舶监控视频图像对比度进行补偿;然后,对低照度图像的照度值进行判定,并完成图像高光区域的确认;最后,通过S曲线函数对低照度区域进行照度值的均衡调节。通过对比实验证明,提出方法能够显著改善低照度视频图像显示效果,实际应用效果更好。     

水下微光高速摄像系统在潜艇实验中的应用

介绍了用于潜艇实验的水下微光高速摄像系统,并对设计的关键技术做了论述.根据潜艇上的实际情况,设计了最优的设备工作布局,使全系统能发挥最佳的效果.分析了水下30-40 m的光照度,进而设计了适合的水下照明方案,尽量采取微光照明的方式,使环境散射达到最低.最后将该系统应用于水下微光高速摄像试验,实验证明该系统在水下重要武器,尤其是水下潜艇等实验中具有广阔的应用前景.     

船身自动清洁技术的研究与实现

船身清洁工作是船只维护中必不可少的环节,通过对船身定期的清洁,可以有效延长船舶的使用寿命,同时也有利于提高航行的安全性。本文主要结合最新的自动化控制技术,设计一种用于船身清洁工作的水下机器人,能够在船舶静止时,主动对船底的脏污附着物进行快速高效的清理,提高船只的维护水平,降低维护成本。文中主要介绍该水下机器人的电路设计原理,并结合多层径向基函数网络,优化船只的船身清洁路径,使之更适应复杂的水下环境。     

基于MSP430的ROV舰艇阴极保护电位测量系统

文章介绍了一种新型的可用于水下机器人(ROV)的舰船水下电位测量系统的设计与实现,文章给出了系统的工作原理、系统结构、电路和软件实现方法。     

多功能模态切换的有缆遥控水下机器人控制系统设计与实验

针对一种面向海洋工程水下结构检测与清污、多功能模态切换的新型有缆遥控水下机器人（ remotely operated vehi-cle,ROV）开发了一套水面水下控制系统。通过对机器人本体水下运动受力计算分析,设计出了动力推进系统,并搭建了水下控制器单元。水面控制台设计包含供电系统、操控系统、通信接口及上位机软件,可实现机器人遥控和监控2种模式下的中等范围搜索和定点观测,并可在浮游和爬行模态之间自由切换。水下机器人姿态测试、定航、定深实验表明：该ROV控制系统性能可靠,能够满足复杂多变环境中的工作要求。