[發明專利]機器魚紅外視覺定位系統

有效

• 申請號: 201110223572.2
• 申請日: 2011-08-05
• 公開（公告）號: CN102278977A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 李成榮;胡鵬;羅楊宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

1.一種機器魚的紅外視覺定位系統，該系統包括：

紅外燈標，由安裝在機器魚背部的紅外點組成；

攝像機，吊裝在機器魚所在的水池上方，用于捕捉紅外燈標的圖像信息；

圖像采集卡，用于實時獲取攝像機拍攝的圖像；

圖像分析單元，對圖像采集卡獲取的圖像進行預處理，將圖像的背景與紅外點像素分離，并將紅外點像素聚成一個連通點域；

燈標檢測單元，針對每個連通點域檢測出其中單個紅外點的圖像點域，采用層次聚類法檢測出每條機器魚背上的多個紅外點組成的燈標，將檢測出的燈標與預定的燈標模式進行比對，如果能夠與預定的燈標模式對應，則記錄該檢測出的燈標的圖像坐標；

視覺定位單元，根據單應矩陣和所述圖像坐標來計算燈標的世界坐標。

2.如權利要求1所述的系統，其特征在于，該系統還包括控制單元，用于產生控制信息，并通過無線通信的方式將控制信息發送給機器魚體內的機電模塊以實現對機器魚位姿的有效控制。

3.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述紅外點是紅外發射二極管。

4.如權利要求3所述的系統，其特征在于，所述紅外發射二極管的光譜中心波長為850nm。

5.如權利要求4所述的系統，其特征在于，在攝像機的鏡頭前面安裝中心波長為850nm的窄帶通濾波片。

6.如權利要求1-5任一項所述的系統，其特征在于，圖像分析單元通過圖像二值化、形態學處理以及紅外圖像二值化將背景與紅外點像素分離，通過形態學膨脹處理將紅外點像素聚成一個連通點域。

7.如權利要求6所述的系統，其特征在于，燈標檢測單元采用最近鄰聚類法檢測出單個紅外點的圖像點域。

8.如權利要求7所述的系統，其特征在于，燈標檢測單元采用層次聚類法檢測出每條機器魚背上的多個紅外點組成的燈標。

9.如權利要求8所述的系統，其特征在于，所述世界坐標通過以下公式來確定：

siuivi1=Hxiyi1=m1m2m3m4m5m6m7m8m9xiyi1]]>

其中，H為單應矩陣，m_i(i＝1，2，...，9)為單應矩陣的矩陣元素，s_i為比例系數，(u_i，v_i)為燈標在圖像中的坐標，(x_i，y_i)為燈標在水面的世界坐標。