[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

本發明公開一種用于水下裝置定點懸停的方法和裝置，涉及水下移動平臺定點懸停領域。該方法包括：采集水下裝置的環境圖像；根據預設規則在環境圖像中選取多個典型像素塊，在參考幀中根據預設匹配算法對多個典型像素塊進行匹配運算，獲得匹配結果；根據匹配結果計算出多個典型像素塊的光流矢量；根據多個典型像素塊的光流矢量，得到攝像頭光流矢量矩陣；根據光流矢量矩陣解出攝像頭的運動矢量參數，根據攝像頭的運動矢量參數計算水下裝置的運動參數；預設控制器根據水下裝置的運動參數對水下裝置進行運動偏差修正，通過本申請的方法，水下裝置能夠實時修正水下裝置的運動偏差，實現精準的定點懸停。

技術領域

本發明涉及水下移動平臺定點懸停領域，尤其涉及一種用于水下裝置定點懸停的方法和裝置。

背景技術

定點懸停能力是水下移動平臺(ROV、AUV)的重要性能之一。水下移動平臺在執行水下定點觀測任務時，常會遇到波浪和海流等影響，使得水下移動平臺難以維持穩定的觀測。現有的技術方案主要采用水下移動平臺本身攜帶的慣性導航器件(IMU、電子羅盤等)和流速計來測量平臺的運動參數，然后控制動力系統來對偏差進行修正，以此達到穩定觀測的目的。由于高精度的慣性導航器件和流速計的價格非常高昂，許多成本較低的水下移動平臺難以使用，而價格較低的慣性導航器件精度就差許多，難以實現精準的定點懸停。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中高精度的慣性導航器件和流速計的價格非常高昂，許多成本較低的水下移動平臺難以使用，而價格較低的慣性導航器件精度就差，難以實現精準的定點懸停的不足，提供了一種用于水下裝置定點懸停的方法和裝置。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種用于水下裝置定點懸停的方法，包括以下步驟：

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。

本發明的有益效果是：本申請基于攝像頭采集的圖像計算像素塊的光流矢量參數矩陣，結合圖像中的所有待匹配像素塊的光流矢量參數，得到攝像頭的運動矢量參數矩陣，攝像頭的運動矢量參數矩陣估計出攝像頭的運動參數，以得出水下裝置的運動參數，并控制動力系統對運動偏差進行修正，由于光流參數的精度為像素級，因此可以達到很高的定點懸停精度。相比現有高精度的慣性導航器件和流速計本申請使用的方案成本更低，相比將價格較低的慣性導航器件，本申請使用的方案精度更高，能夠實現精準的定點懸停。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步地，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；