[發明專利]一種用于水下裝置定點懸停的方法和裝置

在審

• 申請號: 201911063043.3
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110827323A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 熊明磊;王文斌
• 申請（專利權）人: 博雅工道（北京）機器人科技有限公司
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T7/269;B63C11/52
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 張力波

1.一種用于水下裝置定點懸停的方法，其特征在于，包括：

S1，通過安裝在水下裝置上的攝像頭采集環境圖像；

S2，根據預設選取規則在所述環境圖像中選取預設數量的待匹配像素塊，根據預設匹配算法和參考圖像對所述預設數量的待匹配像素塊進行匹配運算，獲得每個待匹配像素塊的光流矢量；

S3，根據所述每個待匹配像素塊的光流矢量計算得到所述攝像頭的運動矢量參數；

S4，根據所述攝像頭的運動矢量參數計算所述水下裝置的運動參數；

S5，根據所述水下裝置的運動參數對所述水下裝置進行運動偏差修正。

2.根據權利要求1所述的一種用于水下裝置定點懸停的方法，其特征在于，所述根據預設選取規則在所述環境圖像中選取預設數量的待匹配像素塊，具體包括：

將所述環境圖像分辨率調整為第一預設分辨率；

以所述環境圖像的中心點作為中心，選取第二預設分辨率區域，將所述第二預設分辨率區域均分成多個方格區域；

以每個方格區域的中心點為中心，選取第三預設分辨率區域，計算所述第三預設分辨率區域的每個像素值的梯度絕對值，將梯度值最大的像素點作為所述第三預設分辨率區域的像素中心點；

以所述第三預設分辨率區域的像素中心點為中心，選取第四預設分辨率區域，作為所述每個方格區域的備選像素塊；

在全部所述備選待匹配像素塊中選出所述預設數量的像素塊，作為參與所述匹配運算的待匹配像素塊。

3.根據權利要求1或2所述的一種用于水下裝置定點懸停的方法，其特征在于，所述根據預設匹配算法和參考圖像對所述預設數量的待匹配像素塊進行匹配運算，獲得每個待匹配像素塊的光流矢量，具體包括：

在所述參考圖像中，分別以每個所述待匹配像素塊為中心，在預設搜索范圍內，通過預設匹配算法和滑動窗口匹配與所述待匹配像素塊對應的相似像素塊；

根據每個所述待匹配像素塊與對應的相似像素塊的差值，得到每個所述待匹配像素塊的光流矢量。

4.根據權利要求3所述的一種用于水下裝置定點懸停的方法，其特征在于，所述預設匹配算法為快速匹配算法，具體包括：在匹配區域進行匹配計算，并根據匹配的結果調整步長，得出最終的計算結果。

5.根據權利要求4所述的一種用于水下裝置定點懸停的方法，其特征在于，所述S3，具體包括：

構造用于計算所述攝像頭的運動矢量參數的超定方程組，所述超定方程組中以所述每個所述待匹配像素塊的光流矢量為已知量，以所述攝像頭的運動矢量參數為未知量；

根據最小二乘法對所述超定方程組求解，解出所述超定方程組的最小二乘解，將所述最小二乘解作為所述攝像頭的運動矢量參數。

6.根據權利要求5所述的一種用于水下裝置定點懸停的方法，其特征在于，所述超定方程組為：

其中，Δt為兩幀圖像采集間隔時間，v_x表示沿攝像頭成像平面水平方向的運動速度，v_y表示沿攝像頭成像平面垂直方向的運動速度，v_z表示垂直于攝像頭成像平面的運動速度；

是第m個待匹配像素塊的光流矢量，其中m值為1，2，3，...，M，M為所述預設數量；

根據攝像頭標定得到。

7.根據權利要求4至6中任一項所述的一種用于水下裝置定點懸停的方法，其特征在于，所述S5，具體包括：

設定控制期望值，根據所述水下裝置的運動參數和所述控制期望值，通過PID控制器計算得到所述水下裝置的被控量；

根據所述被控量對所述水下裝置進行運動偏差修正。

8.根據權利要求4至6中任一項所述的一種用于水下裝置定點懸停的方法，其特征在于，所述S5，具體包括：

設定控制期望值，根據所述水下裝置的運動參數和所述控制期望值，通過模糊控制器計算得到所述水下裝置的被控量；

根據所述被控量對所述水下裝置進行運動偏差修正。