CN105083504A - 一种潜水员携带的水下搜救方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种潜水员携带的水下搜救方法，该方法包括：1)提供一种潜水员携带的水下搜救***，所述搜救***包括头顶固定平台、图像识别设备和水上处理设备，所述图像识别设备位于所述头顶固定平台上，用于检测水下是否存在人体，所述水上处理设备与所述图像识别设备连接，以接收所述图像识别设备的识别结果；2)使用所述搜救***来进行搜救。通过本发明，能够帮助潜水员提高搜救速度，缩短救援反应时间。

Description

一种潜水员携带的水下搜救方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种潜水员携带的水下搜救方法。

背景技术

随着经济的发展和人们生活水平的提高，出海游玩或者沿江游玩已经成为一种时尚，然而，由于船体破损、天气恶劣等原因，会发生严重的沉船事故，这时，如何在第一时间内寻找到落水人员，是水上打捞部门的当务之急。

现有技术中，通常由潜水人员下潜以寻找水下人员，一般为潜水人员配备人员识别设备，以帮助潜水人员快速查找有人体特征的水下目标，但是，由于水下环境复杂，当前的潜水员携带的水下搜救***水下识别精度不高，效率低下。

为此，本发明提出了一种潜水员携带的水下搜救方法，通过多重图像滤波处理的方式，实现水下落水人员的精确识别，缩短搜救的反映时间，提高水下落水人员的存活率。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种潜水员携带的水下搜救方法，利用Daubechies小波滤波子设备、中值滤波子设备、尺度变换增强子设备、目标分割子设备和目标识别子设备的协调操作，以提高人体识别的精度，保证水下救援的效率。

根据本发明的一方面，提供了一种潜水员携带的水下搜救方法，该方法包括：1)提供一种潜水员携带的水下搜救***，所述搜救***包括头顶固定平台、图像识别设备和水上处理设备，所述图像识别设备位于所述头顶固定平台上，用于检测水下是否存在人体，所述水上处理设备与所述图像识别设备连接，以接收所述图像识别设备的识别结果；2)使用所述搜救***来进行搜救。

更具体地，在所述潜水员携带的水下搜救***中，还包括：水上浮标，设置在所述潜水员的上方水面上；供电设备，设置在所述水上浮标上，包括防水密封罩、太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，所述防水密封罩用于容纳所述太阳能供电器件、所述蓄电池、所述切换开关和所述电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述蓄电池分别连接，根据蓄电池的剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压；格洛纳斯定位设备，设置在所述水上浮标上，由所述供电设备提供电力供应，用于接收格洛纳斯卫星发送的格洛纳斯定位数据；声纳探测设备，设置在所述水上浮标上，由所述供电设备提供电力供应，用于探测所述潜水员到所述水上浮标的相对距离，并作为第一相对距离输出；超声波测距设备，设置在所述头顶固定平台上，用于测量所述潜水员距离前方人体的距离，并作为第二相对距离输出；静态存储设备，预先存储了人体灰度范围和各类人体基准模版，所述人体灰度范围用于将图像中的人体与背景分离，所述各类人体基准模版为对各类基准人体预先进行拍摄所得到的各个图像；摄像设备，包括半球形防水透明罩、辅助照明子设备和CMOS摄像头，所述半球形防水透明罩用于容纳所述辅助照明子设备和所述CMOS摄像头，所述辅助照明子设备为所述CMOS摄像头的水下拍摄提供辅助照明，所述CMOS摄像头对前方目标拍摄以获得包含前方目标的水下图像；所述图像识别设备包括Daubechies小波滤波子设备、中值滤波子设备、尺度变换增强子设备、目标分割子设备和目标识别子设备；所述Daubechies小波滤波子设备与所述CMOS摄像头连接，用于对所述水下图像采用基于2阶Daubechies小波基的小波滤波处理，以滤除所述水下图像中的高斯噪声，获得小波滤波图像；所述中值滤波子设备与所述Daubechies小波滤波子设备连接，用于对所述小波滤波图像执行中值滤波处理，以滤除所述小波滤波图像中的水粒子散射成分，获得中值滤波图像；所述尺度变换增强子设备与所述中值滤波子设备连接，用于对所述中值滤波图像执行尺度变换增强处理，以增强图像中目标与背景的对比度，获得增强图像；所述目标分割子设备与所述尺度变换增强子设备连接，将所述增强图像中像素灰度值在所述人体灰度范围内的所有像素组成人体子图像；所述目标识别子设备与所述目标分割子设备和所述静态存储设备分别连接，将所述人体子图像与各类人体基准模版逐一匹配，输出匹配成功的人体基准模版对应的人体类型作为目标人体类型；飞思卡尔IMX6处理器，设置在所述头顶固定平台上，与所述格洛纳斯定位设备、所述声纳探测设备、所述超声波测距设备、所述水上处理设备和所述图像识别设备分别连接，用于在接收到所述目标人体类型时，启动所述格洛纳斯定位设备、所述声纳探测设备和所述超声波测距设备以接收所述格洛纳斯定位数据、所述第一相对距离和所述第二相对距离，基于所述格洛纳斯定位数据、所述第一相对距离和所述第二相对距离计算并输出人体定位数据，并通过电缆将所述人体子图像和所述目标人体类型传输到所述水上处理设备；其中，所述飞思卡尔IMX6处理器在未接收到所述目标人体类型时，关闭所述格洛纳斯定位设备、所述声纳探测设备和所述超声波测距设备。

更具体地，在所述潜水员携带的水下搜救***中：所述飞思卡尔IMX6处理器在接收到的目标人体类型为遗体类型时，向所述水上处理设备发送遗体报警信号。

更具体地，在所述潜水员携带的水下搜救***中：所述飞思卡尔IMX6处理器与所述图像识别设备集成在一块集成电路板上。

更具体地，在所述潜水员携带的水下搜救***中，所述搜救***还包括：移动通信接口，与所述水上处理设备连接，用于建立所述水上处理设备与水上救援中心之间的无线数据连接。

更具体地，在所述潜水员携带的水下搜救***中：所述移动通信接口为GPRS移动通信接口、3G移动通信接口和4G移动通信接口中的一种。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的潜水员携带的水下搜救***的结构方框图。

附图标记：1头顶固定平台；2图像识别设备；3水上处理设备

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的潜水员携带的水下搜救***的实施方案进行详细说明。

落水人员的救援对时效性要求很高，这就需要一种高精度的水下人员识别设备，能够克服水下环境带来的干扰，快速定位具有人体特征的水下目标，现有技术中的水下人员识别设备识别效率低下，无法满足潜水员搜索的要求。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种潜水员携带的水下搜救***，采用双重图像滤波机制以提高水下落水人员的识别精度，并能够准确定位水下落水人员的位置所在。

图1为根据本发明实施方案示出的潜水员携带的水下搜救***的结构方框图，所述搜救***包括头顶固定平台、图像识别设备和水上处理设备，所述图像识别设备位于所述头顶固定平台上，用于检测水下是否存在人体，所述水上处理设备与所述图像识别设备连接，以接收所述图像识别设备的识别结果。

接着，继续对本发明的潜水员携带的水下搜救***的具体结构进行进一步的说明。

所述搜救***还包括：水上浮标，设置在所述潜水员的上方水面上。

所述搜救***还包括：供电设备，设置在所述水上浮标上，包括防水密封罩、太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，所述防水密封罩用于容纳所述太阳能供电器件、所述蓄电池、所述切换开关和所述电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述蓄电池分别连接，根据蓄电池的剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压。

所述搜救***还包括：格洛纳斯定位设备，设置在所述水上浮标上，由所述供电设备提供电力供应，用于接收格洛纳斯卫星发送的格洛纳斯定位数据。

所述搜救***还包括：声纳探测设备，设置在所述水上浮标上，由所述供电设备提供电力供应，用于探测所述潜水员到所述水上浮标的相对距离，并作为第一相对距离输出。

所述搜救***还包括：超声波测距设备，设置在所述头顶固定平台上，用于测量所述潜水员距离前方人体的距离，并作为第二相对距离输出。

所述搜救***还包括：静态存储设备，预先存储了人体灰度范围和各类人体基准模版，所述人体灰度范围用于将图像中的人体与背景分离，所述各类人体基准模版为对各类基准人体预先进行拍摄所得到的各个图像。

所述搜救***还包括：摄像设备，包括半球形防水透明罩、辅助照明子设备和CMOS摄像头，所述半球形防水透明罩用于容纳所述辅助照明子设备和所述CMOS摄像头，所述辅助照明子设备为所述CMOS摄像头的水下拍摄提供辅助照明，所述CMOS摄像头对前方目标拍摄以获得包含前方目标的水下图像。

所述图像识别设备包括Daubechies小波滤波子设备、中值滤波子设备、尺度变换增强子设备、目标分割子设备和目标识别子设备；所述Daubechies小波滤波子设备与所述CMOS摄像头连接，用于对所述水下图像采用基于2阶Daubechies小波基的小波滤波处理，以滤除所述水下图像中的高斯噪声，获得小波滤波图像；所述中值滤波子设备与所述Daubechies小波滤波子设备连接，用于对所述小波滤波图像执行中值滤波处理，以滤除所述小波滤波图像中的水粒子散射成分，获得中值滤波图像；所述尺度变换增强子设备与所述中值滤波子设备连接，用于对所述中值滤波图像执行尺度变换增强处理，以增强图像中目标与背景的对比度，获得增强图像；所述目标分割子设备与所述尺度变换增强子设备连接，将所述增强图像中像素灰度值在所述人体灰度范围内的所有像素组成人体子图像；所述目标识别子设备与所述目标分割子设备和所述静态存储设备分别连接，将所述人体子图像与各类人体基准模版逐一匹配，输出匹配成功的人体基准模版对应的人体类型作为目标人体类型。

所述搜救***还包括：飞思卡尔IMX6处理器，设置在所述头顶固定平台上，与所述格洛纳斯定位设备、所述声纳探测设备、所述超声波测距设备、所述水上处理设备和所述图像识别设备分别连接，用于在接收到所述目标人体类型时，启动所述格洛纳斯定位设备、所述声纳探测设备和所述超声波测距设备以接收所述格洛纳斯定位数据、所述第一相对距离和所述第二相对距离，基于所述格洛纳斯定位数据、所述第一相对距离和所述第二相对距离计算并输出人体定位数据，并通过电缆将所述人体子图像和所述目标人体类型传输到所述水上处理设备。

其中，所述飞思卡尔IMX6处理器在未接收到所述目标人体类型时，关闭所述格洛纳斯定位设备、所述声纳探测设备和所述超声波测距设备。

可选地，在所述潜水员携带的水下搜救***中：所述飞思卡尔IMX6处理器在接收到的目标人体类型为遗体类型时，向所述水上处理设备发送遗体报警信号；所述飞思卡尔IMX6处理器与所述图像识别设备集成在一块集成电路板上；所述搜救***还包括移动通信接口，与所述水上处理设备连接，用于建立所述水上处理设备与水上救援中心之间的无线数据连接；以及，所述移动通信接口为GPRS移动通信接口、3G移动通信接口和4G移动通信接口中的一种。

另外，格洛纳斯(GLONASS)，是俄语“全球卫星导航***GLOBALNAVIGATIONSATELLITESYSTEM”的缩写。格洛纳斯卫星导航***作用类似于美国的GPS、欧洲的伽利略卫星定位***和中国的北斗卫星导航***。该***最早开发于苏联时期，后由俄罗斯继续该计划。俄罗斯1993年开始独自建立本国的全球卫星导航***。该***于2007年开始运营，当时只开放俄罗斯境内卫星定位及导航服务。到2009年，其服务范围已经拓展到全球。该***主要服务内容包括确定陆地、海上及空中目标的坐标及运动速度信息等。“格洛纳斯”导航***目前在轨运行的卫星已达30颗，俄航天部门于2014年内再发射3颗。

采用本发明的潜水员携带的水下搜救***，针对现有技术中潜水员携带水下人体识别设备精度不高导致搜救效率低下的技术问题，引入双重滤波技术和尺度变换、目标分割和目标识别技术以提高人体识别的准确性和高效率，同时，采用水下定位方式提供水下人体的当前位置，为潜水员的水下搜救提供了方便。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种潜水员携带的水下搜救方法，该方法包括：

1)提供一种潜水员携带的水下搜救***，所述搜救***包括头顶固定平台、图像识别设备和水上处理设备，所述图像识别设备位于所述头顶固定平台上，用于检测水下是否存在人体，所述水上处理设备与所述图像识别设备连接，以接收所述图像识别设备的识别结果；

2)使用所述搜救***来进行搜救。

2.如权利要求1所述的潜水员携带的水下搜救方法，其特征在于，所述搜救***还包括：

水上浮标，设置在所述潜水员的上方水面上；

供电设备，设置在所述水上浮标上，包括防水密封罩、太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，所述防水密封罩用于容纳所述太阳能供电器件、所述蓄电池、所述切换开关和所述电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述蓄电池分别连接，根据蓄电池的剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压；

格洛纳斯定位设备，设置在所述水上浮标上，由所述供电设备提供电力供应，用于接收格洛纳斯卫星发送的格洛纳斯定位数据；

声纳探测设备，设置在所述水上浮标上，由所述供电设备提供电力供应，用于探测所述潜水员到所述水上浮标的相对距离，并作为第一相对距离输出；

超声波测距设备，设置在所述头顶固定平台上，用于测量所述潜水员距离前方人体的距离，并作为第二相对距离输出；

静态存储设备，预先存储了人体灰度范围和各类人体基准模版，所述人体灰度范围用于将图像中的人体与背景分离，所述各类人体基准模版为对各类基准人体预先进行拍摄所得到的各个图像；

摄像设备，包括半球形防水透明罩、辅助照明子设备和CMOS摄像头，所述半球形防水透明罩用于容纳所述辅助照明子设备和所述CMOS摄像头，所述辅助照明子设备为所述CMOS摄像头的水下拍摄提供辅助照明，所述CMOS摄像头对前方目标拍摄以获得包含前方目标的水下图像；

所述图像识别设备包括Daubechies小波滤波子设备、中值滤波子设备、尺度变换增强子设备、目标分割子设备和目标识别子设备；所述Daubechies小波滤波子设备与所述CMOS摄像头连接，用于对所述水下图像采用基于2阶Daubechies小波基的小波滤波处理，以滤除所述水下图像中的高斯噪声，获得小波滤波图像；所述中值滤波子设备与所述Daubechies小波滤波子设备连接，用于对所述小波滤波图像执行中值滤波处理，以滤除所述小波滤波图像中的水粒子散射成分，获得中值滤波图像；所述尺度变换增强子设备与所述中值滤波子设备连接，用于对所述中值滤波图像执行尺度变换增强处理，以增强图像中目标与背景的对比度，获得增强图像；所述目标分割子设备与所述尺度变换增强子设备连接，将所述增强图像中像素灰度值在所述人体灰度范围内的所有像素组成人体子图像；所述目标识别子设备与所述目标分割子设备和所述静态存储设备分别连接，将所述人体子图像与各类人体基准模版逐一匹配，输出匹配成功的人体基准模版对应的人体类型作为目标人体类型；

飞思卡尔IMX6处理器，设置在所述头顶固定平台上，与所述格洛纳斯定位设备、所述声纳探测设备、所述超声波测距设备、所述水上处理设备和所述图像识别设备分别连接，用于在接收到所述目标人体类型时，启动所述格洛纳斯定位设备、所述声纳探测设备和所述超声波测距设备以接收所述格洛纳斯定位数据、所述第一相对距离和所述第二相对距离，基于所述格洛纳斯定位数据、所述第一相对距离和所述第二相对距离计算并输出人体定位数据，并通过电缆将所述人体子图像和所述目标人体类型传输到所述水上处理设备；

其中，所述飞思卡尔IMX6处理器在未接收到所述目标人体类型时，关闭所述格洛纳斯定位设备、所述声纳探测设备和所述超声波测距设备。

3.如权利要求2所述的潜水员携带的水下搜救方法，其特征在于：

所述飞思卡尔IMX6处理器在接收到的目标人体类型为遗体类型时，向所述水上处理设备发送遗体报警信号。

4.如权利要求2所述的潜水员携带的水下搜救方法，其特征在于：

所述飞思卡尔IMX6处理器与所述图像识别设备集成在一块集成电路板上。

5.如权利要求2所述的潜水员携带的水下搜救方法，其特征在于，所述搜救***还包括：

移动通信接口，与所述水上处理设备连接，用于建立所述水上处理设备与水上救援中心之间的无线数据连接。

6.如权利要求5所述的潜水员携带的水下搜救方法，其特征在于：

所述移动通信接口为GPRS移动通信接口、3G移动通信接口和4G移动通信接口中的一种。