[发明专利]一种水下机器人的水下图像处理系统

说明书

本发明涉及一种水下机器人的水下图像处理系统，图像采集模块、FPGA模块以及显示模块；图像采集模块包括：LED灯组和摄像头模块；图像采集模块以及显示模块均与FPGA模块相连；通过图像采集模块采集水下图像，经FPGA模块处理，通过显示模块显示。本发明提出的一种水下机器人的水下图像处理系统，解决了水下图像系统的时滞性大、水下图像偏色严重、水下图像的后向闪射、水下图像对比度差、亮度低、体积大、能耗高的缺陷。

技术领域

本发明涉及水下图像处理领域，特别是一种水下机器人的水下图像处理系统。

背景技术

目前，水下机器人大多数是采用有缆模式控制的水下机器人(rov)，就是通过脐带缆线来获得与母船上的上位机进行数据交换，获得水下机器人的水下图像资料和姿态信息和岸上的控制反馈信息，包括获得水下机器人的位置、姿态和深度信息；实现与母船上位机的数据实时的交互，人机画面的交互更加的生动具体，更加适合人眼识别特征的需求，有助于对水下复杂环境的准确判断和避免水下机器人水下事故的发生，以及避免水下机器人水下零浮力电缆的缠绕的发生，保证了操作的方便和事故的最大限度的减小。

在生产和生活中水下图像系统广泛的被使用，主要是用来图像的采集，记录水下环境，通常采用的是普通相机或者是摄像机密封后直接用于水下，现在有直接防水的相机，但是不针对水下进行图像的处理和优化。现在的水下图像采集的系统是采集上岸之后通常采用个人计算机进行处理，需要人为的操作，提取自己感兴趣的部分优化，通常偏色严重，噪点多，亮度不均匀的情况普遍存在。所以，现在研究一种水下图像实时处理系统是很有使用价值和产品有广阔的前景。

为了解决水下图像系统的时滞性大、水下图像偏色严重和水下图像的后向闪射、水下图像对比度差和亮度低的特点，并且克服了体积大、能耗高的特点，设计了这个水下图像实时处理系统。对于现在的水下图像采集领域可以得到满足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水下机器人的水下图像处理系统，以克服现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种水下机器人的水下图像处理系统，包括：设置于水面下的图像采集模块与FPGA模块以及设置于水面上的显示模块；所述图像采集模块包括：LED灯组和摄像头模块；所述图像采集模块以及所述显示模块均与所述FPGA模块相连；通过所述图像采集模块采集水下图像，经所述FPGA模块处理，暂存于TF卡内或通过所述显示模块显示。

在本发明一实施例中，所述摄像头模块具备密封有机玻璃罩，所述图像采集模块通过摄像头模块中的CMOS感光元件对水下的光学成像，采用的120°广角的玻璃组镜头；通过设置于摄像头模块四周的LED灯组进行灯光的补偿，环绕在球形摄像头罩四周的分别是两颗白光、红光、黄光和蓝光的LED灯；摄像头模块采用USB协议初始化寄存器，并将数据传输至所述FPGA模块。

在本发明一实施例中，所述FPGA模块包括：PLL单元、LED控制模块、图像处理模块、IIC数据交换模块、USB传输模块、Flash数据交换模块、USB摄像头连接模块、控制模块、传感器模块、SDRAM、FIFO、TF卡数据存储模块、VGA接口模块、DDR3控制模块。

在本发明一实施例中，所述FPGA模块采用基于灰度世界的偏色纠正；统计G、R、B三个通道所有的像素值，除以总的像素点的个数，得到的每个通道的平均值；获取三个通道的平均值greg；获取每个通道的增益因子；将原始输入的像素值乘以增益因子，映射出每一个像素点的新的值，获取三个通道处理后的最大值，除以8位宽通道的最大值255，获取偏色因子，判断偏色因子是否大于1.6；若大于，则对图片进行纠偏；若小于，则将图像像素值输出。

在本发明一实施例中，所述FPGA模块通过如下步骤对采集的图像进行直方图均衡化：