[發明專利]一種基于雙目魚眼全景視覺進行水下潛水器控制的系統和方法

在審

• 申請號: 201710286333.9
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN106989730A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 李恒宇;袁澤峰;丁長權;謝少榮;羅均
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02;G05D1/10;G05D1/08;G08C17/02
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙)31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明涉及一種水下潛水器基于全景視覺進行控制的方法，特別是一種基于雙目魚眼全景視覺進行水下潛水器控制的系統和方法，屬于水下潛水器環境感知及控制領域。

背景技術

水下潛水器是近些年來新興的一種小型無人水下探測平臺，其上搭載相機、慣導、聲吶等傳感設備，接上信號、電力傳輸線，能夠實現水下魚群探測、水下考古等水下環境的探測及水下攝影等任務，并能實現短距離自主導航、自主避障、自主追蹤等功能。水下潛水器要實現上述各種功能，就必須具備良好的環境感知能力，用以實時獲取水下環境狀態，并傳輸到地面站，供人員察看與控制。但是由于單目相機視野有限，不能同時提供水下潛水器四周的環境狀態，作業效率底下；已有多目全景水下潛水器，雖提供全景視覺，但沒有將操作控制方式融入到全景視覺中，未能充分開發全景視覺的優勢。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提供一種基于雙目魚眼全景視覺進行水下潛水器控制的系統和方法。將控制方式融入融合全景圖像中，開發出全新的控制方式，提供水下全景視野，同時優化、簡化水下潛水器的控制，提高水下潛水器的作業效率。

為達到上述目的，本發明的構思是：

水下潛水器左右搭載兩個220°廣角魚眼攝像頭，攝像頭裝機前已經過畸變矯正。通過機身的信號線將畫面實時傳輸到地面信號站，地面信號站再以無線路由的方式傳輸到手機、平板等終端設備，終端設備接收信號后，將左右畫面進行實時配準、拼接，投影到平面坐標，顯示在終端設備屏幕上；此時，終端屏幕顯示的是潛水器周圍360°的平面展開圖，圖中每個像素對應于機器周圍不同的方位，手指按住屏幕的某塊區域，同時潛水器將朝該方位移動，松手則潛水器停止運動。此過程中，由于潛水器的平滑移動，終端設備畫面會不斷變化，目標點在屏幕上的位置也會逐步平滑連續變化，最終直到目標會移動到屏幕中心。此過程中，手指按屏幕目標點的軌跡也是一條朝向屏幕中心的連續曲線。

根據上述構思，本發明采用如下技術方案：

一種基于雙目魚眼全景視覺進行水下潛水器控制的系統，包括水下潛水器、地面信號站和終端設備；所述水下潛水器通過電纜線與地面信號站連接，所述地面信號站通過無線網絡連接終端設備；所述水下潛水器包括機身左右兩側的廣角魚眼攝像頭，用以獲取周圍環境圖像；所述廣角魚眼攝像頭裝機前需要經過標定，其左右畸變矯正后的畫面通過電纜線實時傳輸到地面信號站，再由地面信號站以無線信號的形式傳輸到終端設備上，由終端設備進行信號處理、畫面顯示及控制信號的處理及發送。

一種基于雙目魚眼全景視覺進行水下潛水器控制的方法，使用上述的系統，具體步驟如下：

S01，水下潛水器、地面信號站、終端設備都正常開機運行，正常連接，信號正常傳輸，水下潛水器保持當前姿態；

S02，終端設備接收水下潛水器左右兩側的廣角魚眼攝像頭的雙目畫面進行特征點尋找與匹配、左右畫面配準與拼接融合，顯示在終端設備屏幕上；

S03，觸按終端設備屏幕，終端設備計算二維平面內觸摸區域的中心像素坐標，并計算其對應的水下潛水器周圍方位坐標，控制潛水器向該方位運動；

S04，停止觸按終端設備屏幕，終端設備無信號回傳，水下潛水器停止運動，保持姿態。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明將控制方式融入融合全景圖像中，開發出全新的控制方式，提供水下全景視野，同時優化、簡化水下潛水器的控制，帶來方便、便捷的控制體驗，提高水下潛水器的作業效率。

附圖說明

圖1為本發明基于雙目魚眼全景視覺進行水下潛水器控制的系統示意圖。

圖2為本發明中潛水器左右魚眼場景及最后拼接的全景示意圖。

圖3為本發明中潛水器周圍方位與終端屏幕像素坐標的對應關系。

圖4為本發明方法的工作流程圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。

如圖1所示，一種基于雙目魚眼全景視覺進行水下潛水器控制的系統，包括水下潛水器、地面信號站和終端設備；所述水下潛水器通過電纜線與地面信號站連接，所述地面信號站通過無線網絡連接終端設備；所述水下潛水器包括機身左右兩側的廣角魚眼攝像頭，用以獲取周圍環境圖像；所述廣角魚眼攝像頭裝機前需要經過標定，其左右畸變矯正后的畫面通過電纜線實時傳輸到地面信號站，再由地面信號站以無線信號的形式傳輸到終端設備上，由終端設備進行信號處理、畫面顯示及控制信號的處理及發送。