一种基于图像测量藤壶生长过程识别与分析方法

本发明涉及图像识别分析，具体为一种基于图像测量藤壶生长过程识别与分析方法。

背景技术：

1、藤壶附着对海上工程设施及水下传感器等设备带来严重危害，引发测量数据失真及使用年限减少等问题，降低了港口基础设施健康监测的有效性，从而造成巨大经济损失。

2、一般的，为了有效防控生物附着对港口监测设备的影响，有必要深入分析其附着过程及其特性。目前主要依靠静态浅海挂板试验和动态船体涂装试验来监测附着情况。但上述观测设备具有一些缺点，静态浅海挂板试验将挂板放置在海水中，每隔一段时间需要取出挂板进行观测，易影响藤壶粘附，不利于了解附着的实际情况，无法做到对藤壶附着情况的实时监测和连续跟踪。

3、而动态船体涂装试验是对某种类型船只的代表性部位进行局部涂装, 然后随船航行以进行效果评价，试验耗时、耗力、难度大且航行期间涂层会受到不同海域、流速、盐度和ph等多种因素的影响，无法展开针对某一港口的单因素变量分析。

4、基于此，本发明提供了一种基于图像测量藤壶生长过程识别与分析方法，以解决上述所提出的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于图像测量藤壶生长过程识别与分析方法，解决上述背景技术提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提出一种基于图像测量藤壶生长过程识别与分析方法，所述方法基于观测装置和图像处理模块实现，包括以下步骤：

4、s1.设置观测装置至藤壶生长海域，通过观测装置采集藤壶生长的图像数据，将采集的藤壶生长图像数据通过图像处理模块进行图像处理；

5、s2.首先对藤壶生长图像数据进行图像增强，输入rgb图像转换为灰度图像后，执行增强操作；

6、s3.对步骤s2增强后的灰度图像依次执行自适应中值滤波和形态学开运算；

7、s4.对步骤s3处理后的图像进行边缘检测与圆形定位；

8、s5.在通过步骤s3处理后，最后执行藤壶生长图像数据的目标分割与量化。

9、优选地，所述观测装置由外部框架和水下摄像机构成，所述外部框架上设置有若干组支撑架，每个所述支撑架上均安装有相机小臂支架，所述相机小臂支架底部均连接与相机大臂支架的一端，所述相机大臂支架的另一端安装在外部框架上，通过电动伸缩杆驱动调整支撑架的角度，每个所述相机小臂支架上还安装有摄像机底座，每个所述水下摄像机均安装在摄像机底座，所述外部框架顶部位于水上部分还设置有太阳能板、蓄电池以及太阳能控制器，所述水下摄像机与太阳能板、蓄电池之间电性连接，用于为水下摄像机提供电力支持，所述外部框架两侧还设有传感器框架。

10、优选地，所述步骤s2的实施步骤为：

11、s2.1.直方图均衡化：扩展灰度分布范围以提高整体对比度；

12、s2.2.分段灰度变换：设输入灰度值x，当x[50,160]时，通过非线性函数映射输出y[0,255]，强化藤壶边缘区域灰度差异。

13、优选地，所述步骤s3的实施步骤为：

14、s3.1.自适应中值滤波：采用自适应窗口大小的中值滤波器对灰度增强后的图像进行滤波，有效去除噪声及孤立噪声点，同时保留藤壶边缘细节信息；

15、s3.2.形态学开运算：采用33十字形结构元素进行先腐蚀后膨胀操作，消除尺寸小于结构元素的干扰物，平滑藤壶边缘轮廓。

16、优选地，所述步骤s4的实施步骤为：

17、s4.1.canny边缘检测：采用sobel算子计算图像在x、y方向的梯度幅值与方向；随后进行非极大值抑制处理，沿梯度方向保留局部最大值点以细化边缘；

18、s4.2.hough圆检测：应用hough变换对边缘图像进行圆形检测，限定半径搜索范围r[rmin,rmax]提高检测准确性，统计输出检测到的藤壶数量并在原图上用红色圆圈标记所检测到的藤壶。

19、优选地，所述步骤s5的实施步骤为：

20、s5.1.otsu自适应分割：采用otsu算法自动获取图像分割阈值，将图像二值化为目标藤壶与背景区域，分离出藤壶的独立连通区域；

21、s5.2.面积计算：统计连通区域像素数n，结合标定关系，1像素对应实际面积s0mm，计算藤壶实际面积，见式（1）：

22、s=ns0（1）。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、本发明优化现有方法对藤壶附着过程监测的局限性，同步进行藤壶自动识别、动态检测藤壶附着过程的方法，可以在对识别并计数藤壶的同时，也对藤壶的附着过程进行监测分析，可以更加直观的得到藤壶的生长附着过程，完善藤壶附着监测方法，建立长期跟踪观测和粘附分析研究机制。

1.一种基于图像测量藤壶生长过程识别与分析方法，所述方法基于观测装置和图像处理模块实现，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于图像测量藤壶生长过程识别与分析方法，其特征在于，所述观测装置由外部框架（1）和水下摄像机（2）构成，所述外部框架（1）上设置有若干组支撑架（6），每个所述支撑架（6）上均安装有相机小臂支架（5），所述相机小臂支架（5）底部均连接与相机大臂支架（4）的一端，所述相机大臂支架（4）的另一端安装在外部框架（1）上，通过电动伸缩杆驱动调整支撑架（6）的角度，每个所述相机小臂支架（5）上还安装有摄像机底座（3），每个所述水下摄像机（2）均安装在摄像机底座（3），所述外部框架（1）顶部位于水上部分还设置有太阳能板、蓄电池以及太阳能控制器，所述水下摄像机（2）与太阳能板、蓄电池之间电性连接，用于为水下摄像机（2）提供电力支持，所述外部框架（1）两侧还设有传感器框架（7）。

3.根据权利要求1所述的一种基于图像测量藤壶生长过程识别与分析方法，其特征在于，所述步骤s2的实施步骤为：

4.根据权利要求1所述的一种基于图像测量藤壶生长过程识别与分析方法，其特征在于，所述步骤s3的实施步骤为：

5.根据权利要求1所述的一种基于图像测量藤壶生长过程识别与分析方法，其特征在于，所述步骤s4的实施步骤为：

6.根据权利要求1所述的一种基于图像测量藤壶生长过程识别与分析方法，其特征在于，所述步骤s5的实施步骤为：