[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于視覺(jué)識(shí)別的簡(jiǎn)易水下測(cè)距方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810273034.6
• 申請(qǐng)日: 2018-03-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108731596B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王偉然;宦鍵;譚斐;張芊;吉訓(xùn)華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 海安智鵬自動(dòng)化科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/02
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/02;G01C11/04
• 代理公司: 北京一格知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生

1.一種基于視覺(jué)識(shí)別的簡(jiǎn)易水下測(cè)距方法，其特征在于：水下測(cè)距方法通過(guò)水下測(cè)距裝置配合圖像攝取、圖像判斷、圖像分析、距離計(jì)算的步驟實(shí)現(xiàn)距離的測(cè)量，所述水下測(cè)距裝置包括用于測(cè)量基準(zhǔn)信息的圖像標(biāo)識(shí)卡、用于攝取圖像標(biāo)識(shí)卡數(shù)字畫(huà)面的水下攝像頭以及用于處理水下攝像頭攝取的數(shù)字畫(huà)面的圖像處理器，圖像標(biāo)識(shí)卡上具有信息隱藏圖案，圖像標(biāo)示卡位于待測(cè)物體上，水下攝像頭位于圖像標(biāo)識(shí)卡的對(duì)面，在測(cè)距時(shí)，由水下攝像頭攝取圖像標(biāo)識(shí)卡上的信息隱藏圖案，并將攝取的數(shù)字畫(huà)面信息反饋給圖像處理器，再由圖像處理器對(duì)數(shù)字畫(huà)面信息進(jìn)行分析并計(jì)算出水下攝像頭與圖像標(biāo)識(shí)卡之間的距離；

所述信息隱藏圖案由93個(gè)1cm×1cm的正方形小黑塊組成除第1列之外，呈10*9矩形陣列排布方式組合而成的不規(guī)則陣列，矩陣陣列第1-10行，第2至10列中每個(gè)小黑塊之間的間距為1cm； 但是第一列只有3個(gè)小黑塊，其中，第一個(gè)小黑塊的位置為(1,1)，即第1行、第1列，第二個(gè)小黑塊的位置為(5,1)，即第5行、第1列，第三個(gè)小黑塊的位置為(10,1)，即第10行、第1列，該第一列特殊的排列形式為圖像標(biāo)識(shí)卡提供起始位；

所述水下測(cè)距方法步驟具體為：

a)圖像攝取：將水下攝像頭置于圖像標(biāo)識(shí)卡前方并調(diào)整水下攝像頭焦距后，得到圖像標(biāo)識(shí)卡的清晰的圖像，并將圖像反饋給圖像處理器，并找到信息隱藏圖案的特征列，即信息隱藏圖案的第一列起始列；

b)圖像判斷：圖像處理器在接收到水下攝像頭傳輸過(guò)來(lái)的圖像后，判斷圖像標(biāo)識(shí)卡是否有所形變，如果發(fā)生形變，則先進(jìn)行形變分析；如果沒(méi)有發(fā)生形變，則連接起始列中的三個(gè)正方形小黑塊，判斷其是否在一條直線；

c)圖像分析：如果起始列中的三個(gè)正方形小黑塊在一條直線上，測(cè)量起始列中第一個(gè)小黑塊與第二個(gè)小黑塊的距離、第二個(gè)小黑塊與第三個(gè)小黑塊的距離；

如果起始列中的三個(gè)正方形小黑塊不在一條直線上，則依次測(cè)量第二列中每?jī)蓚€(gè)小黑塊之間的距離，即依次測(cè)量第二列中第一個(gè)小黑塊與第二個(gè)小黑塊之間的距離、第二個(gè)小黑塊與第三個(gè)小黑塊之間的距離、第三個(gè)小黑塊與第四個(gè)小黑塊之間的距離·······第九個(gè)小黑塊與第十個(gè)小黑塊之間的距離；

d)距離計(jì)算：對(duì)于起始列三個(gè)小黑塊都在一條直線上的情況，其距離比值為

其中x1為水下攝像頭攝取的距離，y1為像距，y2為物距；

則攝像頭與被測(cè)物體的距離為

對(duì)于起始列三個(gè)小黑塊不在一條直線上，則提取第二列，依次計(jì)算第二列每?jī)蓚€(gè)小黑塊物距與像距所對(duì)應(yīng)的距離，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行加權(quán)平均

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于視覺(jué)識(shí)別的簡(jiǎn)易水下測(cè)距方法，其特征在于：所述形變分析步驟為：

①測(cè)量形變的圖像標(biāo)識(shí)卡中每一個(gè)小黑快的數(shù)據(jù)點(diǎn)pi(xi,yi)，其中i＝1,2,…,m；

②設(shè)擬合多項(xiàng)式為

y＝a0+a1x+…+akxk (4)

③計(jì)算各點(diǎn)到曲線的距離之和，即偏差平方和

④為了求得符合條件的值，對(duì)等式右邊求ai偏導(dǎo)數(shù)

⑤將等式左邊進(jìn)行化簡(jiǎn)，可以得到

⑥將上述等式表示為矩陣形式

⑦化簡(jiǎn)公式(8)得到其范德蒙得關(guān)系矩陣

可見(jiàn)X·A＝Y(jié)，則A＝(X’·X)-X’·Y，可以計(jì)算出系數(shù)矩陣A，此時(shí)得到擬合曲線，完成形變分析，并根據(jù)該形變分析得出圖像標(biāo)識(shí)卡上的各個(gè)小黑塊實(shí)際的位置，然后再連接起始列中的三個(gè)正方形小黑塊，判斷其是否在一條直線。