[发明专利]一种基于机器视觉的水域垃圾自动清洁船及自动清洁方法

摘要

本发明公开了一种基于机器视觉的水域垃圾自动清洁船及自动清洁方法，自动清洁船的船身主体前方有摄像头以及GPS模块，摄像头用于采集水面图像，船身主体底部设有垃圾收集网；船身内部设有控制器，摄像头采集的水面图像传输到控制器中。控制器对水面图像进行处理得到水面垃圾坐标位置，根据水面垃圾坐标位置设定垃圾清洁船的巡航路线，垃圾清洁船根据巡航路线进行，在水面垃圾位置处进行垃圾收集。本发明可以根据水面图像自动判断垃圾的位置和距离，并自动行驶至垃圾处并收集垃圾，在未发现垃圾时自动巡航，因此可减少人力投入，降低工作风险，提高工作效率。

主权项

1.一种基于机器视觉的水域垃圾自动清洁方法，其特征在于：在垃圾清洁船上设置摄像头和位置定位模块，通过所述摄像头采集水面图像，对所述水面图像进行处理得到水面垃圾坐标位置，根据水面垃圾坐标位置设定垃圾清洁船的巡航路线，所述垃圾清洁船根据所述巡航路线进行，在水面垃圾位置处进行垃圾收集；对所述水面图像进行处理得到水面垃圾坐标位置包括如下步骤：1)，将图像缩放后对图像进行二值化处理，将二值化阈值从255开始逐渐减小，并使用边缘检测提取轮廓，直到检测到第一条边缘；2)，利用Hough直线检测提取此时二值化图像中的直线；3)，对直线以上部分进行屏蔽，保留直线以下部分；4)，对直线以下部分的图像应用自适应二值化和Canny边缘检测处理；5)，对于边缘内部的闭合区域面积以及闭合区域的中心点位置进行计算；6)，对于闭合区域的面积进行筛选，提取面积在5至1000像素范围内的闭合区域；7)，对筛选得 到的闭合区域做最小外接正方形并截取，对截取到的局部图像进行特征提取后，使用已经过训练的深度神经网络进行分类，判断是否为垃圾，并计算得到垃圾的坐标位置；其中，将已判断为垃圾的区域中心点作为垃圾在图像中的坐标位置，结合坐标位置和摄像头视角计算得到垃圾的方位角作为船的航向；设坐标位置为(x，y)，单位为像素，则方位角其中α为摄像头视角；所述垃圾清洁船的动力电源由船体上的角度可调太阳能电池板提供，通过舵机控制太阳能电池板的朝向始终正对太阳，通过当前时间和理论公式计算太阳的方位角和高度角，使用PID控制器并通过舵机调整太阳能电池板的方向角和俯仰角，以保证发生船体转向运动时太阳能电池板始终正对太阳。