[發明專利]用于深海探測的六維精準成像、識別和定位技術及方法

在審

• 申請號: 202110055153.6
• 申請日: 2021-01-16
• 公開（公告）號: CN112799151A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 劉躍進;宋建軍
• 申請（專利權）人: 蓓偉機器人科技（上海）有限公司;威泊（上海）新能源科技股份有限公司
• 主分類號: G01V11/00
• 分類號: G01V11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.用于深海探測的六維精準成像、識別和定位技術，其特征在于：包括多傳感器信息融合成像的六維精準成像技術模塊、目標識別跟蹤定位技術模塊、高精度水下導航定位模塊、運動控制及智能決策模塊以及對外傳輸通信模塊。

2.根據權利要求1所述的用于深海探測的六維精準成像、識別和定位技術，其特征在于：所述多傳感器信息融合成像的六維精準成像技術模塊由激光探測器、聲學探測器、紅外探測器以及攝像頭組成。

3.根據權利要求1所述的用于深海探測的六維精準成像、識別和定位技術，其特征在于：所述目標識別跟蹤定位技術模塊由目標識別系統、目標跟蹤系統以及立體視覺系統組成。

4.根據權利要求1所述的用于深海探測的六維精準成像、識別和定位技術，其特征在于：所述高精度水下導航定位模塊包括慣性導航系統、水聲通訊定位系統以及多信息融合水下建圖系統。

5.根據權利要求1-4中任意一項所述的用于深海探測的六維精準成像、識別和定位技術方法，其特征在于，包括以下具體內容：

S1.在進行深海探測時，水下機器人在潛入深海后，多傳感器信息融合成像的六維精準成像技術模塊中的激光探測器可以對攝像頭視距范圍以外的實物進行精準探測，延伸探測范圍，提高探測維度；聲學探測器可以利用超聲波的特性進行超聲成像，使用不同頻率、波長的聲音信號可以探測特定目標表面及內部信息；紅外探測器可以將探測信息融合到多維成像中，實現溫度場及生命體的探測；

S2.高精度水下導航定位模塊使用卡爾曼濾波器對慣性導航單元進行信息融合，水聲通訊定位對慣性導航系統進行定期修正，得以提升導航系統對復雜環境的適應性；于此同時，在接入多傳感器信息融合的高精度建圖技術后，可以有效提高深水導航對復雜環境的適應能力，提高導航定位精度；

S3.高精度水下導航定位模塊在輸出機器人的位置信息后，目標識別跟蹤定位技術模塊會通過人工智能算法對不同程度融合的圖像信息進行目標識別。目標識別跟蹤定位技術模塊利用多目標跟蹤算法，在決策模塊的協調下，運動控制模塊配合完成自主跟蹤，同時利用立體視覺方法實現目標的三維信息測量，準確計算出目標相對水下機器人的信息；

S4.運動控制及智能決策模塊可以根據目標識別跟蹤定位技術模塊導入的信息進行處理及決策。目標識別跟蹤定位技術模塊對雙目攝像頭采集到的圖像信息分別進行極線及畸變矯正，并對矯正后的信息進行立體匹配，在填充空洞后計算三維距離，讀取左攝像頭圖片，并進行目標檢測與跟蹤，并在目標檢測與跟蹤的基礎上調用目標區域距離信息，輸出目標序號及目標信息，并最終將目標位置信息輸出給信息接收模塊；

S5.對外傳輸通信模塊可以獲得的目標位置信息輸出給水上信息接收模塊，水上控制中心可以對水下情況進行實時監控，同時也能根據信息的變化對水下機器人進行靈活的控制。

6.根據權利要求5所述的用于深海探測的六維精準成像、識別和定位技術方法，其特征在于：所述S1中多個攝像頭采用多角度分布式結構布置。

7.根據權利要求5所述的用于深海探測的六維精準成像、識別和定位技術方法，其特征在于：所述S1中紅外探測器還可以進行一定的距離探測。

8.根據權利要求5所述的用于深海探測的六維精準成像、識別和定位技術方法，其特征在于：所述S3中立體視覺系統可以精確測量出水下機器人和目標之間的距離和位置關系信息。

9.根據權利要求5所述的用于深海探測的六維精準成像、識別和定位技術方法，其特征在于：所述S4中運動控制及智能決策模塊通過數據線與對外傳輸通信模塊進行數據連接。

10.根據權利要求5所述的用于深海探測的六維精準成像、識別和定位技術方法，其特征在于：所述S5中對外傳輸通信模塊主要由無線信號收發裝置組成。