视觉不光对于鱼类来说是非常重要的，而且对于仿生机器人来说也是非常重要的，这就使得机器人的视觉感知能力成为科学家们研究的重点。在仿鱼机器人的视觉研究领域，人们首先关注的是环境图像的获取，即如何在不同的光线条件下获得清晰的图像，这样不仅可以使计算机更方便、更准确地处理环境图像以便从中获取重要的信息，而且还可以使控制、操纵仿鱼机器人的工作人员能够通过这些视觉图像信息更好地完成预定任务。利用这些图像信息，科学家们可以通过辨识其中的颜色、形状、尺寸等具体信息来确认水下是否存在特殊的矿藏、物质和生物。
1.水下图像获取设备
仿鱼机器人可以依据不同的工作环境安装不同类型的摄像头来获取水下的图像。在光线充足的真空层，摄像头无须辅助照明工具就可以获取清晰的水下图像，如图4-4（a）所示；而在弱光层和无光层，摄像头则需要借助特殊的“手电筒”辅助照明才能够看清周围环境，如图4-4（b）所示。由于水对光线的波长有极强的过滤作用，这种作用的大小还取决于水的性质情况。在浮游植物和颗粒物质较少的海洋水域，波长较短的蓝光可穿越的距离较远；而在浮游植物和颗粒物质较多的淡水水域，波长较长的红光可穿越的距离较远。所以，为了使摄像头可以看得更远，辅助照明灯的光源选择也是十分重要的。
图4-4 水下摄像头
（a）无辅助照明功能的摄像头；（b）有辅助照明功能的摄像头
2.图像信息的处理
在获取清晰的图像之后，还需要对图像进行必要的处理，以从中获得重要的信息。鱼儿可以通过视觉快速地确认周边环境中是否存在猎食者、食物、其他同类和隐蔽所等多种信息，但这种对多个目标物体快速而准确的识别能力目前对于仿鱼机器人来说，还是可望而不可及的。随着图像图形学、数字图像处理等方面的研究不断深入、不断发展，为提高仿鱼机器人的图像信息处理能力提出了很多好方法。下面给出颜色识别和形状识别的基本思路和简单例子，帮助青少年学生了解仿鱼机器人的“大脑”是如何对图像信息进行处理的。
3.颜色识别(www.xing528.com)
人们在调色板上采用不同剂量的红色、黄色、蓝色颜料可以调制出不同的颜色来，而摄像头采集到的颜色信号则刚好相反，它将图像中各点的颜色信号分解成红色、绿色和蓝色三部分，并利用这三种颜色不同比例的组合来表示该点的颜色。由于不同的颜色其红色、蓝色和绿色信号所占比例各不相同，依据各种颜色的独特组成比例，就可以将图像中各种不同颜色区分开来，如图4-5所示，图4-5（b）是对图4-5（a）进行识别处理后将圆盘提取出来的结果。
4.形状的识别
要获得图像中物体的形状，首先就要获取其边缘。图像中物体的边缘有着这样的特点，即物体边缘两侧的亮度变化很大，将图像中存在这种特征的点提取出来，就获得了图像中所有的物体边缘。如图4-5所示。其中，图4-5（c）是对图4-5（a）中各个物体边缘经过上述处理得到的结果。将前面的颜色特征与边缘提取结果综合考虑，就可以获得图4-5（d）所示结果。
图4-5 图像识别的简单例子
5.图像的拼接
如果仿鱼机器人将获取的图像信息和自身位置信息结合起来，像“拼图”一样把这些照片拼接起来，就可以构建出一副完整的局部地图。如图4-6所示，通过拍摄一系列的水下图像，然后利用各个图像中某些相关特征将其组合在一起，形成一个大的图片，就可以得到一个比较完整的水下地貌特征。这样的一幅水下“地图”对于仿鱼机器人进行路径规划是非常有实用价值的。
图4-6 水下拍摄图片的拼接组合
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
