[發明專利]一種無人船用低成本光電吊艙的光學輔助穩像技術

有效

• 申請號: 201811032937.1
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109298630B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 王博;張磊;莊佳園;陳啟賢;張偉;顧華宇;廖煜雷
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種無人船用低成本光電吊艙的光學輔助穩像方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)標定光電吊艙中光學成像設備，得到其內部成像參數；

(2)光電吊艙采集無人船表面的光學圖像，檢測圖像中的尺度不變特征變換和加速穩健特征的特征點，建立這些特征點與光電吊艙水平角對應關系的特征庫；

(3)光學成像設備采集一幀光學圖像；

(4)檢測光學圖像中無人船表面的尺度不變特征變換和加速穩健特征的特征點作為水平特征，與特征庫進行匹配確定水平角，同時檢測光學圖像中水面區域界線，根據該界線在圖像中的位置計算出俯仰角；

(5)參考光電吊艙姿態角的期望值，計算水平角偏差和俯仰角偏差；

(6)分別對水平角和俯仰角進行比例-積分-微分控制，使光電吊艙姿態角達到期望值附近的穩定狀態；

(7)根據控制指令判斷是否結束輔助穩像，若否轉至步驟(3)，若是則本流程運行結束；

步驟(2)所述的特征庫，可表示為集合：

其中：

(x_i,y_i)表示索引號為i的特征點在光學圖像中的橫坐標為x_i，縱坐標為y_i；

f_i表示索引號為i的特征點的SIFT或SURF特征向量；

α_i表示索引號為i的特征點對應的光電吊艙水平角；

表示自然數集合；

步驟(4)所述的與特征庫進行特征向量的匹配，將完成匹配的特征點表示為集合：

其中：

j是完成匹配的特征點的索引號；

光電吊艙水平角的計算方法表示為：

其中：

x_O表示光軸中心在圖像中的橫坐標，通過光學成像設備的標定得到；

|x_j-x_O|^-1表示x_j-x_O的絕對值取倒數；

同時需要檢測光學圖像I中水面區域界線，采用直線或線段檢測算法得到該界線的方程：

其中：

x和y分別表示界線方程的橫坐標變量和縱坐標變量；

和分別表示界線方程的斜率和截距；

光電吊艙俯仰角的計算方法表示為：

其中：

y_O表示光軸中心在圖像中的縱坐標，通過光學成像設備的標定得到；

β_I表示光學成像設備在垂直面內的視場角，可通過標定得到；

h_I表示光學圖像I的高度。