基于改进Canny和灰度矩的水下图像边缘检测方法研究

针对水下图像对比度差、模糊,致使检测出的边缘存在不连续和伪边缘的问题,提出一种基于改进的Canny和亚像素的水下图像边缘检测方法。采用改进的Canny算法检测水下图像的像素级边缘,在此基础上采用灰度矩提取图像的亚像素边缘特征,提高边缘的定位精度和检测率。实验结果表明,提出的算法相较于传统的像素级边缘检测算法在边缘轮廓的提取、减少伪边缘、提升边缘精度方面有较大优势,尤其是对深海环境中光源单一以及图像对比度差的物体边缘的检测具有更显著的效果和定位精度。     

船舶水下液压清洗设备研究

在船舶不进坞的情况下,有效地清除附在其外表面上的海生物,有利于延长船舶坞修时间和提高船舶使用寿命.船舶水下液压清洗设备由回转机构、清洗机构、磁路机构等关键部件组成,通过摇杆摆动和叶片旋转来清除海生物,通过控制定位系统使叶片始终与船体保持一定距离以保护油漆,后续有高频超声波震荡来清除残余海生物.所研制的设备具有体积小、调节方便、功率大、清洗简单可靠等特点,具有一定的应用推广价值.     

驰骋在深海大洋的“黑马”

"海马"号深海遥控水下机器人"海马"号深海遥控水下机器人是"863"计划海洋技术领域"4500米级深海作业系统"重点项目的研制成果,也是我国"十二五"深海技术装备重大科研成果,实现了我国在大深度无人遥控潜水器自主研发领域零的突破。     

水产养殖水下作业机器人关键技术研究进展

传统水产养殖的水下作业任务主要依靠人工完成,劳动强度大,危险性高,水产养殖水下作业面临严峻的人工危机。随着技术进步和制造成本的降低,将水下机器人应用于水产养殖作业有着巨大的需求空间。机器人水下捡拾作业强耦合、多干扰、时变、多体、多环节、作业目标规格形状不一,且作业的精度和速度要求高,机器人水下精准作业是困扰水产养殖界多年的公认难题。本文在对水下机器人-机械手系统(underwater vehicle-manipulator system,UVMS)进行了系统分析的基础上,从弱光照、强耦合、非结构化海洋环境下UVMS的精准捕捞作业目标识别、时变多体捡拾作业条件下水下机器人-机械手系统动力学模型、多扰动条件下目标动物位置识别与定位模型、多约束条件下浅海养殖精准捡拾作业的优化控制等4个方面,对UVMS捕捞作业所涉及的关键技术的地位、国内外研究现状展开分析与讨论,并对所述关键技术的研究前景进行了展望,以期为水产养殖水下作业机器人软件开发提供理论依据和综合性参考。     

海上网箱网衣检测用框架式AUV设计与试验

大型网箱(围网)养殖是我国对深远海水体资源利用的重要途径,网衣破损检测是网箱养殖可以正常运行的基础条件,利用低成本高可靠性的框架式AUV进行网衣破损检测是可行的技术方案之一。基于技术、成本和使用便利性等要求,提出了框架式AUV螺旋式网衣破损检测策略,对其进行了运动建模和动力计算,获得了控制方法及与海流等相关的工作条件。根据模型分析进行了框架式AUV系统参数设计,开发了3自由度AUV控制系统软硬件、水下视频监控装置及工作距离1.5 km的微波通讯系统。所研发系统在象山港海域大型网箱进行了现场试验,结果表明在流速小于0.8 m/s时,能够在大潮和小潮分别获得最远0.9 m和1.5m的清晰视觉图像,可以方便地判断网衣破损情况,满足实际要求,为大规模推广应用打下了良好基础。     

水下金属的腐蚀电场诱发西伯利亚鲟摄食行为反应

鲟具有古老的电感受系统, 但鲟的电感受功能一直是有争议和被忽略的研究方向。为确定西伯利亚鲟 (Acipenser baerii)电感受在摄食中的作用, 本研究通过行为学的方法, 研究了人工养殖的西伯利亚鲟对水下铝棒、 绝缘铝棒和塑料棒的行为反应。西伯利鲟对水下铝棒、绝缘铝棒和塑料棒都产生了类似觅食的绕棒反应, 且绕棒次数没有显著差异(P＞0.05); 但鲟对铝棒比对绝缘铝棒和塑料棒有更强烈吸吮棒表面的行为反应(P＜0.01), 鲟对铝棒的摄食偏好强度为 2, 而对绝缘铝棒和塑料棒的摄食偏好强度为 0.96 和 0.28, 表明水下腐蚀电场诱发了西伯利亚鲟摄食反应, 鲟的电感受在摄食行为的最后阶段起到了饵料判别的作用。本研究结果也表明, 对金属腐蚀电场的反应可以作为验证鲟电感受是否存在的一个行为模型, 同时也对鲟资源的保护提出了新的思路。     

诱饵式远程水下视频技术的研究进展

诱饵式远程水下视频技术(baited remote underwater video, BRUV)是一种用于记录鱼类相对丰度和物种行为的监测技术, 具有无破坏性、成本低且易于复制、适用范围广等优点, 已广泛应用于全球多种栖息地的资源调查与评估, 但目前其研究应用在国内尚属空白。本文系统分析总结了 BRUV 的研究进展, 并对 BRUV 的发展进行了展望。分析结果建议 BRUV 采用前向视角结构可得到更大的视野; 轻巧且易于使用的 GoPro 相机更适合于光线充足的浅海海域(＜40 m)调查; 调查时饵料建议采用类似沙丁鱼的油性鱼类, 有利于对肉食性鱼类的诱集; BRUV 使用前, 可通过观测物种数和丰度的累计曲线来确定其合理部署时间, 通常底层 BRUV 60 min 的部署时间已足够。 BRUV 记录期间, 所见到的某一个物种的个体最大数量(MaxN)是 BRUV 表征物种相对丰度时广泛使用的度量指标。本文可为国内利用 BRUV 技术开展鱼类资源调查与评估工作提供参考, 为 BRUV 在我国无破坏性海洋生物调查技术的发展以及在海洋牧场鱼类资源监测中的应用提供支持。     

水淹环境下光强对狗牙根幼苗生长及生理的影响

本研究设置全淹光照和全淹黑暗的生境,探索了水淹环境下光强对狗牙根(Cynodon dactylon)幼苗生长的影响。结果表明:两种水淹处理结果相同,均表现为地上部逐渐死亡;叶绿素含量、根生物量比显著升高;叶绿素a/b,根、叶可溶性糖,叶生物量、总生物量以及叶生物量比显著下降;叶、根淀粉含量及根、茎生物量无显著变化。     

水下LED集鱼灯灯载视频系统设计

为实时获取光诱捕捞作业时水下鱼群状态的视频信息,设计了一款水下LED集鱼灯灯载视频系统。该系统在结构设计上以水下LED集鱼灯为载体,在其内部嵌入了一套数字视频解决方案;在信号处理上利用正交频分复用技术(OFDM)对数字视频信号进行调制,以克服电力线上的杂波和电流信号固定脉冲对视频信号的干扰;在通信设计上以电力载波(PLC)方式作为视频信号传输方案。该系统设计完成后,对其信号传输性能进行了测试。结果表明,在电力线标称截面积6 mm2、长度30 m时,系统延时3 ms,丢包率0%,实际传输速率为8 000 Kbps。系统在不改变集鱼灯结构的前提下,添加了视频拍摄功能,且无需单独增设视频传输线,可作为光诱渔船上的辅助渔捞设备使用,也可拓展应用于鱼类行为实验中。     

白鹤梁题刻原址水下保护工程交通廊道的止水连接设计

白鹤梁题刻原址水下保护工程交通廊道变形缝、施工缝、接头缝的防水不仅要考虑结构沉降、伸缩以及金属板与混凝土间的收缩等变形,而且在充分变形的情况下,保证其水密性。其止水连接设计采用了外贴橡胶止水带、中埋可注浆式钢边橡胶止水带、内装可卸式Ω橡胶止水带及聚胺脂密封胶、遇水膨胀腻子止水条、SM胶等辅助防水措施。既满足廊道承受水压和接缝变形要求,又提高了止水结构的安全可靠性能,可为其他类似工程接缝止水结构设计与施工提供参考。