[發明專利]一種基于雙目視覺無人船水上障礙物自主檢測系統

在審

• 申請號: 202010136089.X
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111508005A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 楊薛;徐英瑩
• 申請（專利權）人: 北京優世達科技有限公司
• 主分類號: G06T7/277
• 分類號: G06T7/277;G06T7/593;B63B35/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于雙目視覺無人船水上障礙物自主檢測系統，所述在無人船上裝載有雙目視覺系統、其他傳感器模塊和航行控制系統，所述雙目視覺系統由兩臺立體像機、視覺采集處理單元構成，其他傳感器模塊由GPS、IMU、流速傳感器和陀螺儀組成，雙目視覺系統與其他傳感器單元與激光，雷達及超聲等主動測量方式相比，可減少多個測量裝置在檢測過程中的相互干擾，可降低在某些特定環境使用時被發現的概率，具有較強的隱蔽性，其中雙目視覺其產生的立體視覺信息可以直接恢復目標環境的三維坐標，可獲得環境的深度信息，對于未知航行環境中的障礙物及潛在碰撞的檢測具有重要的實用意義。

技術領域

本發明涉及一種無人船，具體是一種基于雙目視覺無人船水上障礙物自主檢測系統。

背景技術

無人船是一種可以無需遙控，借助精確衛星定位和自身傳感即可按照預設任務在水面航行的全自動水面機器人，英文縮寫為USV，無人船可應用于環保，水文等行業的湖泊、水庫、江河、近海等地表水的突發環境事件處置時，利用GPS定位，自主導航和控制設備,根據監測工作的需要可搭載連續流動分析儀，多參數水質分析儀以及采樣模塊。以人工遙控或者全自動自主導航的工作方式，在航行過程中可到達水體的絕大部分區域，傳統的無人船精度不高，定位不準確，數據采集繁瑣。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于雙目視覺無人船水上障礙物自主檢測系統，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于雙目視覺無人船水上障礙物自主檢測系統，包括雙目視覺系統、其他傳感器模塊、航行控制系統、GPS、IMU、流速傳感器、陀螺儀、立體像機和視覺采集處理單元；所述在無人船上裝載有雙目視覺系統、其他傳感器模塊和航行控制系統；所述雙目視覺系統由兩臺立體像機和視覺采集處理單元構成，所述視覺采集處理單元內部設置Dual-Core-ARM，所述Dual-Core-ARM內部連接1G內存和8G閃存，Dual-Core-ARM的數據都是在1G內存上運行，Dual-Core-ARM一端連接CAN、RS485、網口和USB，其他傳感器模塊用于獲取無人船的航行狀態信息；其他傳感器模塊由GPS、IMU、流速傳感器和陀螺儀組成；航行控制系統通過融合處理生成航行控制指令，用于控制無人船航行；無人船根據航行控制系統的航行控制指令進行航行，所述將雙目視覺系統與其他傳感器單元通過擴展卡爾曼濾波融合在一起。

作為本發明進一步的方案：Dual-Core-ARM模塊通過USB接口采集兩路立體像機的圖像數據，通過AXI接口高速的將視頻流傳輸給FPGA模塊，并將處理結果反饋給ARM模塊，處理結果通過CAN總線等傳輸接口發送給無人船主控制器。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：雙目視覺系統與其他傳感器單元與激光，雷達及超聲等主動測量方式相比，雙目視覺系統與其他傳感器單元可減少多個測量裝置在檢測過程中的相互干擾，更為重要的是可降低在某些特定環境使用時被發現的概率，雙目視覺系統與其他傳感器單元具有較強的隱蔽性，激光避障在水面容易受到水的干擾，搭載在小型無人船不方便，超聲波測距極易受到干擾，信號不穩定，而且測距較短，視覺的航行環境中障礙物感知應用可使用單目或雙目視覺，其中雙目視覺可獲得較單目視覺更高的精度，而應用較為廣泛，單目視覺使用一臺機載攝像機獲取障礙物圖像，然而障礙物的三維信息會在圖像投影過程中丟失，雖可利用多幀圖像或離線訓練的方法還原環境的深度信息，但處理過程復雜，導致機載嵌入式處理器難以實現實時處理，目前只能做到將圖像傳回地面站解算后再返回無人船的方式進行障礙物規避控制，而雙目視覺基于視差原理，其產生的立體視覺信息可以直接恢復目標環境的三維坐標，進而可獲得環境的深度信息，對于未知航行環境中的障礙物及潛在碰撞的檢測具有重要的實用意義。

附圖說明

圖1為一種基于雙目視覺無人船水上障礙物自主檢測系統的自主障礙物檢測系統示意圖。

圖2為一種基于雙目視覺無人船水上障礙物自主檢測系統中雙目視覺處理單元系統示意圖。