基于视觉的仿生机器鱼目标识别算法研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1. 选题的意义及背景

1.1仿生机器鱼的研究意义

随着工业的进步，人类对各种资源需求的日益增长，陆地上的资源已经逐渐满足不了人们的需求，对海洋资源的探测和开发越来越重要。自20世纪中期以来，机器人技术作为新兴的技术快速崛起，对水下仿生机器的研究目前已经成为了国内外学术界的研究热点，仿生机器鱼则更是仿生机器领域一个非常热门的研究方向。

仿生机器鱼以其极高的能源利用率、高速度、机动性强、噪音小、对环境扰动小等优势在海洋资源开发领域发挥着重要的作用。近年来，美国、欧洲和日本等许多国家和地区对仿生机器鱼进行了深入的研究，取得了很多研究成果。仿生机器鱼融合了电子、通信、自动控制、人工智能、计算机等方面的技术，并为图像处理、模糊控制、群体编队、湍流等相关领域的研究提供了一个很好的研究和实验平台^[1]。随着信息科学的发展，计算机视觉在越来越多的行业得到广泛的应用，基于视觉的定位技术成为该领域的研究热点。智能水下机器人作为海洋开发的重要载体，要完成所赋予的使命，就必须获取水下环境信息，尤其是目标物的精确信息，并基于环境和目标物信息进行作业规划与控制。

视觉是获取附近水环境丰富信息的最直接方式，对水下机器人起着至关重要的作用，类似于水生动物的眼睛。例如，当执行水下任务时，如水下人造结构的检查和修复，视觉辅助水下机器人可以直接识别周围的目标和障碍物，并及时准确地做出反应。 因此，基于视觉信息的水下机器人图像处理技术在过去几十年中得到了广泛的关注。由于水介质的特殊性，水下图像处理面临着巨大的挑战。 与地面图像相比，水下图像质量相当差，如海洋积雪、对比度差、颜色扭曲和退化。 此外，当水下机器人移动时，图像变得模糊。因此，对于视觉定位计算的研究变得愈发重要。

2. 研究的基本内容与方案

2. 研究的基本内容、拟采用的技术方案及措施

2.1研究的内容

（1）为设计仿生鱼的基本骨架结构和运动机构，要确定多关节仿生机器鱼的鱼体特征、推进系统的运动机理和结构形式，同时考虑水下摄像头及控制系统的体积、密封等因素

（2）对机器鱼鱼体的波模型分析及建立，建模仿真。

（3）为解决水下环境中各种噪声以及光的折、散射效应等因素对成像质量造成的影响，基于图像增强的方法，对图像进行增强处理。针对水下不均匀光照对分割结果造成的影响，对水下图像的分割方法进行研究，从而能有效地提取出目标信息。研究水下目标的分类识别方法，使用智能算法优化训练过程，提高目标识别的收敛速度。

3. 研究计划与安排

3. 进度安排

第1-2周，利用proquest博硕士学位论文全文数据库（全文）等数据库, 以及中国期刊网等图书馆资源等途径完成相关中英文资料的收集；浏览中文及外文文献，以硕士论文为主，高质量的期刊论文为辅，首先对机器鱼的仿生以及单目视觉定位系统的计算进行了解，并翻译一篇英文文献。

第3-4周，认识灰度共生矩阵并研究各种水下图像的分割方法，掌握水下仿生机器鱼的建模方法，初步确定所采用的设计路线和思路，完成开题报告。

第5-6周，学习auto cad和matlab软件，初步尝试对水下仿生机器鱼进行建模。并对灰度矩阵的计算进行理解，提出图像增强处理的方法，使用sw软件对机器鱼进行建模。

4. 参考文献（12篇以上）

4.参考文献

1. 唐宇峰，面向全局视觉机器鱼的多目标跟踪系统的研究与实现[d]，华东交通大学，2013.

2. 李煊.基于单目视觉的水下图像分割及目标定位技术研究[d].哈尔滨工程大学，2013.

3. weiwang,guangmingxie, an adaptive and online underwaterimage processing algorithm implemented on miniature biomimetic robotic fish . august 24-29, 2014

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