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湖北日报讯(记者文俊、通讯员谢小琴)5月7日,记者从武汉理工大学获悉,该校武汉理工大学智能制造与控制研究所陈定方、梅杰教授团队,经过多年攻关,成功研发出“基于视觉SLAM与图像增强的新一代仿生机器鱼”,实现水下高清感知、精准定位与快速三维重建,技术达到国际先进水平,相关成果发表于《中国机械工程》等权威期刊。

在海洋资源勘探、水域生态监测、大坝管道巡检、水下工程运维等场景中,传统水下机器人体积大、噪音高、机动性差,难以适应复杂水域作业。这款仿生机器鱼采用多舵机协同尾鳍推进,模拟真实鱼类游动姿态,具备噪声低、尾流小、灵活性高、贴近水底作业等独特优势。搭载视觉相机与嵌入式主控,可在湖泊、水库、近海等多种复杂水域稳定作业。针对水下图像模糊、色偏、雾化严重等行业痛点,团队创新提出CB—GBCP水下图像增强算法,通过色彩均衡、通道先验复原、空间自适应拉伸三步处理,显著提升画面清晰度与色彩还原度,让机器鱼在浑浊水下也能“看得清”。

在此基础上,团队将图像增强技术与视觉同时定位与地图构建深度融合,构建全流程水下三维重建系统,大幅提升定位精度,真正实现水下厘米级精准定位,让机器鱼“定得准”。 同时,系统可快速生成高密度三维点云地图,重建点云数量平均提升16.03%,环境细节更丰富、地形还原更真实,可实时输出清晰三维场景,为自主避障、路径规划、地形测绘提供可靠支撑,实现水下地图快速构建,让机器鱼“干得快”。

武汉理工大学陈定方教授介绍,经实验室标定、景观池塘、野外池塘等多场景反复验证,该机器鱼可稳定完成水下环境感知、地图测绘与轨迹跟踪,具备较强工程应用价值。未来,这支“水下智能战队”可大规模部署于江河湖海,24小时不间断开展水域巡检、生态监测、设施维护、应急处置等任务,为我国海洋强国、长江大保护、智慧水利建设提供新一代智能装备支撑。

武汉理工大学梅杰教授介绍,目前,该技术已形成多项发明专利、高水平论文,可广泛应用于长江大保护、水库巡检、大坝渗漏检测、海洋考古、水产养殖监测、海底管道运维等领域,为涉水工程数字化、智能化提供低成本、高精度解决方案。

据悉,武汉理工大学智能制造与控制研究所将在现有单体智能基础上,进一步开展多机器鱼协同控制、集群智能、水下弱通信组网等关键技术研究,长远目标是打造规模化、模块化、任务化的仿生机器鱼水下战队,实现集群巡航、协同探测、分区作业、联合搜救等复杂任务。
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