[發明專利]一種基于三維視景的港水域航標助航系統及方法

在審

• 申請號: 202010008385.1
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111238478A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 沈金城;郭志富;李文鋒;伊富春;方瓊林;邵哲平;陳麒龍;洪長華;張志昌;薛晗
• 申請（專利權）人: 交通運輸部東海航海保障中心廈門航標處
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 廈門市精誠新創知識產權代理有限公司 35218
• 代理人: 徐銘锽

1.一種基于三維視景的港水域航標助航方法，其方法包括如下步驟：

S1、采用視頻圖像以增強場景模型的深度感和真實感；

S2、對三維視景進行增強處理；

S3、基于計算機視覺技術獲得航標最優視景。

2.根據權利要求1所述的基于三維視景的港水域航標助航方法，其特征在于：所述三維視景進行增強處理的方法包括如下步驟：

S1.1、三維場景與攝像機所拍攝到的視頻圖像的二維成像平面之間變換，其變換關系如下：

式中(X_w,Y_w,Z_w)為三維場景中的坐標，(x,y)為二維成像平面中的坐標，R為旋轉矩陣，t為平移向量，α_x，α_y，u₀，v₀為變換與攝像機內部參數，γ為徑向畸變修正量；

展開投影方程，可記為：

考慮海面的特殊性，Z_w＝0，可以簡化為：

S1.2、實時遙測經緯度；

S1.3、投影變換與攝像機參數標定；

S1.4、實時三維重建。

3.根據權利要求2所述的基于三維視景的港水域航標助航方法，其特征在于：所述S1.3中，投影變換與攝像機參數標定的方法包括三航標的解方程組法和多航標的最小二乘法。

4.根據權利要求2所述的基于三維視景的港水域航標助航方法，其特征在于：所述S1.4中，實時三維重建的方法包括如下步驟：

S1.4.1、圖像獲取：用攝像機獲取三維物體的二維圖像；

S1.4.2、攝像機標定：通過攝像機標定來建立有效的成像模型，求解出攝像機的內外參數；

S1.4.3、特征提取：特征主要包括特征點、特征線和區域；

S1.4.4、立體匹配：將同一物理空間點在兩幅不同圖像中的成像點進行一一對應起來；

S1.4.5、三維重建：結合攝像機標定的內外參數，恢復三維場景信息。

5.根據權利要求1所述的基于三維視景的港水域航標助航方法，其特征在于：所述基于計算機視覺技術獲得航標最優視景的方法包括如下步驟：

S2.1、以燈質閃爍為代表的虛實景物保真融合；

S2.2、其他配布意圖。

6.根據權利要求5所述的基于三維視景的港水域航標助航方法，其特征在于：所述以燈質閃爍為代表的虛實景物保真融合包括航標燈質、基于時空正則相關濾波器在線學習跟蹤的燈質閃爍和虛實景物保真融合。

7.根據權利要求5所述的基于三維視景的港水域航標助航方法，其特征在于：所述其他配布意圖包括有淺灘、海底管道、交叉水域。

8.一種基于三維視景的港水域航標助航系統，包括：

增強場景模型模塊，采用視頻圖像以增強場景模型的深度感和真實感；

三維視景增強模塊，用于減輕視頻監控的網絡流量壓力，通過讀取實時遙測經緯度數據，來重建航標的三維視景；

獲得航標最優視景模塊，采用基于時空正則相關濾波器在線學習跟蹤航標來處理海浪中的燈質閃爍。

9.一種基于三維視景的港水域航標助航裝置，其特征在于：包括處理器、存儲器以及存儲在所述存儲器中并在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行上述的計算機程序時實現如權利要求1-7中任一所述的基于三維視景的港水域航標助航方法的步驟。

10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述存儲介質中存儲有至少一段程序，所述至少一段程序由上述的處理器執行以實現如權利要求1-7中任一所述的基于三維視景的港水域航標助航方法的步驟。