(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210668548.8 (22)申请日 2022.06.14 (71)申请人 中国科学院沈阳自动化研究所 地址 110016 辽宁省沈阳市沈河区南塔街 114号 (72)发明人 董旭洋　田启岩　王轶群　孙宏林　 白金刚　周雪山　 (74)专利代理 机构 沈阳科苑专利商标代理有限 公司 210 02 专利代理师 王倩 (51)Int.Cl. G06V 20/05(2022.01) G06V 10/82(2022.01) G06V 10/44(2022.01) G06T 7/90(2017.01)G06T 5/50(2006.01) G06T 5/20(2006.01) G06T 5/00(2006.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 一种用于水下机器人的图像目标快速检测 方法及装置 (57)摘要 本发明涉及水下机器人智能应用领域， 提出 一种用于水下机器人自主作业应用的目标快速 检测技术， 具体方法是采用基于多分辨率图像融 合的图像增强处理算法快速处理水下图像， 增强 目标区域信息特征； 接下来采用基于卷积神经网 络的固定目标识别算法进行区域目标快速检测； 同时构建一种快速图像处理的装置， 集成到水下 机器人， 辅助水下机器人作业操作。 相比传统声 学目标识别具有距离近， 识别分辨率高的特点。 光学摄像机也具有应用范围广， 识别目标多样性 等优点。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115049918 A 2022.09.13 CN 115049918 A 1.一种用于水 下机器人的图像目标 快速检测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 通过水下摄像机获取 水下图像； 对水下图像进行图像增强处 理； 对增强后的图像进行目标识别， 得到目标轮廓在图像中的位置； 水下机器人根据目标位置进行作业。 2.根据权利要求1所述的一种用于水下机器人的图像目标快速检测方法， 其特征在于， 所述对水 下图像进行图像增强处 理， 包括以下步骤： 采用白平衡算法对水 下图像进行色彩恢复， 得到多分辨 率融合的图像I1； 对图像I1进行降噪处 理， 得到降噪后的图像I2； 将图像I1和图像I2分别采用拉普拉斯金字塔分解， 使图像I1和图像I2均分解成不同分辨 率的多个图像； 分别提取图像I1和图像I2的亮度通道， 并依次经过拉普拉斯滤波、 局部对比度计算、 显 著性计算、 归一 化形成两个融合权 重图像W1与图像W2； 将图像W1与图像W2分别经过高斯金字塔分解， 得到不同分辨 率的权重系数； 将不同分辨率的权重系数与该分辨率的图像相乘后， 得到该分辨率下的加权 图像， 将 相同分辨 率下图像I1和图像I2的加权图像相加， 得到该分辨 率下单通道的融合图像； 采用金字塔重建， 将多个分辨 率的单通道重构成原 始分辨率的图像。 3.根据权利要求2所述的一种用于水下机器人的图像目标快速检测方法， 其特征在于， 所述白平衡算法为完 美反射法。 4.根据权利要求2所述的一种用于水下机器人的图像目标快速检测方法， 其特征在于， 使用双边滤波法对图像进行降噪处 理。 5.根据权利要求1所述的一种用于水下机器人的图像目标快速检测方法， 其特征在于， 使用卷积神经网络对增强后的图像进行目标识别， 卷积神经网络的输入为待检测图像， 输 出为目标的轮廓， 并使用带有轮廓标记的水 下图像对卷积神经网络进行训练。 6.根据权利要求1所述的一种用于水下机器人的图像目标快速检测方法， 其特征在于， 所述对增强后的图像进行目标识别， 包括以下步骤： 1)对输入的图像依次经 过两次卷积和两次激活函数处 理； 2)将处理后的图像进行 下采样， 降低图像分辨 率至长宽各二分之一尺度； 3)重复执 行步骤1)～步骤2)， 直至图像的分辨 率达到设定的大小； 4)对图像进行 上采样， 提高图像分辨 率至长宽各二倍尺度； 5)对输入的图像依次经 过两次卷积和两次激活函数处 理； 6)重复执 行步骤4)～步骤5)， 直至图像的分辨 率达到原始大小。 7.一种用于水 下机器人的图像目标 快速检测装置， 其特 征在于， 包括： 水下摄像机， 用于获取 水下图像； 图像增强程序， 用于对水 下图像进行图像增强处 理； 图像识别程序， 用于对增强后的图像进行目标识别， 得到目标轮廓在图像中的位置； 嵌入式并行计算单元， 用于部署图像增强程序和图像识别程序， 并将识别后的目标位 置发送给 水下机器人。 8.根据权利要求7所述的一种用于水下机器人的图像目标快速检测装置， 其特征在于，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115049918 A 2所述嵌入式并行计算单 元为移动设备的图像处 理单元GPU。 9.根据权利要求7所述的一种用于水下机器人的图像目标快速检测装置， 其特征在于， 所述图像增强程序， 执 行以下步骤： 采用白平衡算法对水 下图像进行色彩恢复， 得到多分辨 率融合的图像I1； 对图像I1进行降噪处 理， 得到降噪后的图像I2； 将图像I1和图像I2分别采用拉普拉斯金字塔分解， 使图像I1和图像I2均分解成不同分辨 率的多个图像； 分别提取图像I1和图像I2的亮度通道， 并依次经过拉普拉斯滤波、 局部对比度计算、 显 著性计算、 归一 化形成两个融合权 重图像W1与图像W2； 将图像W1与图像W2分别经过高斯金字塔分解， 得到不同分辨 率的权重系数； 将不同分辨率的权重系数与该分辨率的图像相乘后， 得到该分辨率下的加权 图像， 将 相同分辨 率下图像I1和图像I2的加权图像相加， 得到该分辨 率下单通道的融合图像； 采用金字塔重建， 将多个分辨 率的单通道重构成原 始分辨率的图像。 10.根据权利要求7所述的一种用于水下机器人的图像目标快速检测装置， 其特征在 于， 所述图像识别程序， 执 行以下步骤： 1)对输入的图像依次经 过两次卷积和激活函数处 理； 2)将处理后的图像进行 下采样， 降低图像分辨 率至长宽各二分之一尺度； 3)重复执 行步骤1)～步骤2)， 直至图像的分辨 率达到设定的大小； 4)对图像进行 上采样， 提高图像分辨 率至长宽各二倍尺度； 5)对输入的图像依次经 过两次卷积和激活函数处 理； 6)重复执 行步骤4)～步骤5)， 直至图像的分辨 率达到原始大小。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115049918 A 3