[發明專利]一種基于燈標視覺信號引導無人艇回收的方法

有效

• 申請號: 201910245416.2
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN110120073B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 謝少榮;徐海彬;李小毛;陳加宏;彭艷;蒲華燕;羅均
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G06T7/70
• 分類號: G06T7/70;G06T7/136;G06T5/30;G06T5/00
• 代理公司: 鄭州翊博專利代理事務所(普通合伙) 41155
• 代理人: 張擎

一種基于燈標視覺信號引導無人艇回收的方法，在無人艇和艇架上都安裝了攝像頭和綠色信號燈后，對攝像頭拍攝的原始圖像進行處理和分析，得到無人艇上的綠色信號燈相對于艇架的方位信息，或者艇架上的綠色信號燈相對于無人艇的方位信息，以及無人艇上的綠色信號燈相對于艇架的偏移角，或者艇架上的綠色信號燈相對于無人艇的偏移角，并依此引導無人艇進入艇架，實現無人艇的回收。本發明能夠在無人艇駛入艇架時實時檢測和計算，靈敏度和精度高，準確快速的得出無人艇和艇架的方位和偏移角，能夠快速有效的引導無人艇與艇架的對中和駛入，快速準確，安全有效。

技術領域

本發明涉及無人設備應用技術領域，尤其涉及無人艇的布放和回收，具體是一種基于燈標視覺信號引導無人艇回收的方法。

背景技術

21世紀是“海洋的世紀”。當今國際海洋形勢正在發生重要變革，這對中國的海洋戰略的構建與發展既是機遇同時又是異常嚴峻的挑戰。因此，分析當前中國周邊海洋安全形勢，測量我國近海淺海的大陸架及海洋地貌測繪，對中國海洋強國戰略的構建，海上力量的大力發展以及國家海洋權益的維護至關重要。

無人艇是一種無人操作的水面艦艇，主要用于執行危險或者不適于有人船只執行的任務。無人艇上配備先進的控制系統、傳感器系統、通信系統和武器系統后，更是能夠執行多種戰爭或非戰爭的軍事或民事任務。由于無人艇的吃水淺、機動性強，能夠優秀的執行海洋測繪、提供海洋地理信息、數據和基礎圖形、對海洋氣象要素、海洋水質要素、海洋生物要素等進行檢測的任務，為國家及時采取救災措施提供及時全面的信息，對海上經濟目標進行巡航保護和海洋監控違法行為等提供便利。因此，無人艇的開發和利用具有重大意義。

無人艇布放回收是指無人艇在完成水上任務之后，通過一定方式獲取無人艇方位和偏移角信號，根據獲取的信號引導無人艇按3至5節左右的速度駛入艇架，隨后母船再對艇架連同無人艇進行回收。傳統方法是通過GPS和慣導獲取無人艇（艇架）相對于艇架（無人艇）的方位和偏移角信號，實時性和精度不夠高，無法準確快速的實現無人艇與艇架的對中和駛入。因此，引導無人艇的回收和布放的設備或方法，一直是人們研究的方向。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明提出一種利用對燈標的視覺信號進行分析，判斷無人艇相對于艇架的方位和角度，并依此引導無人艇進入艇架，實現無人艇回收的方法。

本發明要解決的技術問題是通過以下技術方案實現的：

一種基于燈標視覺信號引導無人艇回收的方法，在無人艇和艇架上都安裝了攝像頭和綠色信號燈后，對攝像頭拍攝的原始圖像進行處理和分析，得到無人艇上的綠色信號燈相對于艇架的方位信息，或者艇架上的綠色信號燈相對于無人艇的方位信息，以及無人艇上的綠色信號燈相對于艇架的偏移角，或者艇架上的綠色信號燈相對于無人艇的偏移角，并依此引導無人艇進入艇架，實現無人艇的回收，具體的圖像處理和分析過程包括以下步驟：

（1）對原始圖像進行顏色閾值分割，得到顏色閾值分割圖；

（2）對原始圖像進行亮度閾值分割，得到亮度閾值分割圖；

（3）對顏色閾值分割圖像和亮度閾值分割圖像按照一定比例加權融合，得到顏色亮度閾值分割圖；

（4）對顏色亮度閾值分割圖進行開操作和閉操作，得到只包含綠色信號燈的最終圖像；

（5）對最終圖像從左至右按一定比例劃分，依次為“偏左”、“安全通行”、“偏右”區域；

（6）對最終圖像中像素點進行統計，求取信號燈區域在x方向上的坐標均值；

（7）根據坐標均值大小判斷無人艇上的綠色信號燈相對于艇架的方位信息，同理可得艇架上的綠色信號燈相對于無人艇的方位信息；

（8）再將均值結合攝像頭內參求取出無人艇上的綠色信號燈相對于艇架的偏移角，同理可得艇架上的綠色信號燈相對于無人艇的偏移角。