[發明專利]一種基于視覺的無人船海天線檢測與導航方法和系統

有效

• 申請號: 201711158942.2
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN107941220B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 胡常青;付立;鄭春雷;李清洲;朱瑋;楊義勇
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所;北京航天萬鴻高科技有限公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

1.一種基于視覺的無人船海天線檢測與導航方法，其特征在于，包括：

對USV視覺系統采集的圖像進行線段提取，建立線段池；

對t時刻線段池中的各個線段，分別進行長度概率計算，確定t時刻線段池中的各個線段的長度概率；對t時刻線段池中的各個線段，分別進行方向角計算，確定t時刻線段池中的各個線段的方向角；從t時刻線段池中，篩選得到長度概率大于第一閾值、且方向角小于第二閾值的線段，作為所述海天線候選線段；

記海天線在圖像坐標系中的方程為：y＝ax+b···式(6)；

記海天線候選線段為：N_l表示海天線候選線段的個數；且，各海天線候選線段的兩個端點在圖像坐標系下的坐標為：

根據海天線候選線段的兩個端點在圖像坐標系下的坐標和海天線在圖像坐標系中的方程，得到如下方程：

記則可得如下式(8)：

其中，1表示元素全為1，大小為2N_l×1的矩陣；

記J＝[X,1]，則由加權最小二乘算法可得：

其中，W表示加權矩陣，

diag(·)表示對角矩陣，分別表示各海天線候選線段的長度；

根據式(9)，計算得到參數a和b的值，得到海天線候選線段的檢測結果；

根據參數a和b，計算無人船的橫滾角γ_V和俯仰角β_V：

γ_V＝tan^-1(a)···式(10)

其中，[u₀,v₀]^T表示圖像中心點的坐標，f表示相機的焦距。

2.根據權利要求1所述的基于視覺的無人船海天線檢測與導航方法，其特征在于，所述對USV視覺系統采集的圖像進行線段提取，建立線段池，包括：

對USV視覺系統采集的圖像進行預處理，得到灰度圖像；

檢測出灰度圖像中的所有線段，建立線段池。

3.根據權利要求2所述的基于視覺的無人船海天線檢測與導航方法，其特征在于，所述對USV視覺系統采集的圖像進行預處理，得到灰度圖像，包括：

通過如下式(1)，對USV視覺系統采集的圖像進行預處理，將USV視覺系統采集的圖像轉換為灰度圖像：

I_U(t)＝μ₁I_R(t)+μ₂I_G(t)+(1-μ₁-μ₂)I_B(t)···式(1)

其中，I_R(t),I_G(t),I_B(t)分別表示t時刻R，G，B三個通道的像素矩陣，t表示圖像的拍攝時間，I_U(t)表示t時刻的灰度圖像，μ₁和μ₂分別表示R通道和G通道像素的權重，滿足0≤μ₁，μ₂≤1且μ₁+μ₂≤1。

4.根據權利要求3所述的基于視覺的無人船海天線檢測與導航方法，其特征在于，μ₁＝0.3，μ₂＝0.59。