[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于圖像的無(wú)人艇回收方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010183086.1
• 申請(qǐng)日: 2020-03-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111366959B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余文勇;喬瑜;王泉斌;孫江龍;葉曉明;周波;王玨;王英杰;李夢(mèng)威
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S19/42
• 分類(lèi)號(hào): G01S19/42;G01S11/12;G05D1/02
• 代理公司: 武漢華之喻知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42267
• 代理人: 張彩錦;梁鵬

1.一種基于圖像的無(wú)人艇回收方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1測(cè)量待回收的無(wú)人艇與母船的距離；

S2判斷測(cè)量的距離是否在預(yù)設(shè)的距離范圍內(nèi)，若是，則點(diǎn)亮無(wú)人艇和母船上的指示物，并利用無(wú)人艇上的視覺(jué)成像單元實(shí)時(shí)拍攝母船上指示物的圖像，利用母船上的視覺(jué)成像單元實(shí)時(shí)拍攝無(wú)人艇上指示物的圖像；若否，則使無(wú)人艇向母船靠近，當(dāng)測(cè)量的距離到達(dá)預(yù)設(shè)的距離范圍內(nèi)時(shí)點(diǎn)亮無(wú)人艇和母船上的指示物，并利用無(wú)人艇上的視覺(jué)成像單元實(shí)時(shí)拍攝母船上指示物的圖像，利用母船上的視覺(jué)成像單元實(shí)時(shí)拍攝無(wú)人艇上指示物的圖像；

S3處理實(shí)時(shí)拍攝的母船上指示物的圖像得到無(wú)人艇的實(shí)時(shí)航向角信息，處理實(shí)時(shí)拍攝的無(wú)人艇上指示物的圖像得到無(wú)人艇與母船之間的實(shí)時(shí)距離信息和實(shí)時(shí)偏向角信息；

所述實(shí)時(shí)航向角信息采用如下公式計(jì)算：

其中，θ為航向角信息，Δx為母船上指示物的圖像像素偏移值，f為無(wú)人艇視覺(jué)成像單元的焦距，L為母船與無(wú)人艇之間的實(shí)時(shí)距離信息；

S4利用所述實(shí)時(shí)航向角信息、實(shí)時(shí)偏向角信息和實(shí)時(shí)距離信息實(shí)時(shí)控制所述無(wú)人艇的航向及航速，使其運(yùn)動(dòng)至指定位置，以此實(shí)現(xiàn)無(wú)人艇的回收。

2.如權(quán)利要求1所述的基于圖像的無(wú)人艇回收方法，其特征在于，步驟S1中，采用GPS測(cè)量母船與無(wú)人艇的距離。

3.如權(quán)利要求1所述的基于圖像的無(wú)人艇回收方法，其特征在于，步驟S3中，所述實(shí)時(shí)偏向角信息采用如下公式計(jì)算：

其中，α為偏向角信息，Δx′為無(wú)人艇上指示物的圖像像素偏移值，f′為母船上視覺(jué)成像單元的焦距，L為母船與無(wú)人艇之間的實(shí)時(shí)距離信息。

4.如權(quán)利要求1所述的基于圖像的無(wú)人艇回收方法，其特征在于，步驟S3中，所述實(shí)時(shí)距離信息采用如下公式計(jì)算：

其中，L為母船與無(wú)人艇之間的實(shí)時(shí)距離信息，H為無(wú)人艇上兩指示物之間的距離，h為無(wú)人艇上兩指示物的像素距離，f′為母船上視覺(jué)成像單元的焦距。

5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的基于圖像的無(wú)人艇回收方法，其特征在于，步驟S4中，利用實(shí)時(shí)航向角信息、實(shí)時(shí)偏向角信息和實(shí)時(shí)距離信息實(shí)時(shí)控制無(wú)人艇的航向及航速，具體為：根據(jù)實(shí)時(shí)航向角信息和實(shí)時(shí)偏向角信息實(shí)時(shí)調(diào)整無(wú)人艇的航向，使得最終獲得的實(shí)時(shí)航向角和實(shí)時(shí)偏向角為零，進(jìn)而保證無(wú)人艇的準(zhǔn)確回收，并且當(dāng)實(shí)時(shí)距離信息到達(dá)預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時(shí)，使無(wú)人艇減速，避免其與母船碰撞。

6.一種基于圖像的無(wú)人艇回收系統(tǒng)，用于執(zhí)行如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括：

測(cè)量判斷單元，用于測(cè)量待回收的無(wú)人艇與母船的距離，并判斷該距離是否在預(yù)設(shè)的距離范圍內(nèi)；

視覺(jué)成像單元，用于當(dāng)無(wú)人艇與母船上的指示物點(diǎn)亮?xí)r實(shí)時(shí)拍攝母船上指示物的圖像和無(wú)人艇上指示物的圖像；

圖像處理單元，用于處理實(shí)時(shí)拍攝的母船上指示物的圖像得到無(wú)人艇的實(shí)時(shí)航向角信息，處理實(shí)時(shí)拍攝的無(wú)人艇上指示物的圖像得到無(wú)人艇與母船之間的實(shí)時(shí)距離信息和實(shí)時(shí)偏向角信息；

導(dǎo)航控制單元，用于當(dāng)無(wú)人艇與母船的距離在預(yù)設(shè)的距離范圍內(nèi)時(shí)，點(diǎn)亮無(wú)人艇與母船上的指示物，當(dāng)無(wú)人艇與母船的距離不在預(yù)設(shè)的距離范圍內(nèi)時(shí)使無(wú)人艇向母船靠近，直至無(wú)人艇與母船的距離在預(yù)設(shè)的距離范圍內(nèi)時(shí)點(diǎn)亮無(wú)人艇與母船上的指示物；還用于利用實(shí)時(shí)航向角信息、實(shí)時(shí)偏向角信息和實(shí)時(shí)距離信息實(shí)時(shí)控制無(wú)人艇的航向及航速，使其運(yùn)動(dòng)至指定位置，以此實(shí)現(xiàn)無(wú)人艇的回收。

7.如權(quán)利要求6所述的基于圖像的無(wú)人艇回收系統(tǒng)，其特征在于，所述指示物為環(huán)形燈，其中無(wú)人艇上設(shè)置有兩個(gè)，母船上設(shè)置有一個(gè)。

8.如權(quán)利要求6所述的基于圖像的無(wú)人艇回收系統(tǒng)，其特征在于，所述視覺(jué)成像單元優(yōu)選為工業(yè)相機(jī)，其設(shè)置有兩臺(tái)，分別安裝在無(wú)人艇和母船上。

9.如權(quán)利要求6-8任一項(xiàng)所述的基于圖像的無(wú)人艇回收系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)人艇上的工業(yè)相機(jī)和指示物通過(guò)云臺(tái)安裝在無(wú)人艇上。