基于双目视觉的水下机器人回收定位方法[发明专利].pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 111721259 A (43)申请公布日 2020.09.29 (21)申请号 202010594951.1 (22)申请日 2020.06.24 (71)申请人 江苏科技大学 地址 212003 江苏省镇江市梦溪路2号 (72)发明人 朱志宇　朱志鹏　齐坤　曾庆军　 戴晓强　赵强　 (74)专利代理机构 南京正联知识产权代理有限 公司 32243 代理人 杭行 (51)Int.Cl. G01C 3/00 (2006.01) G06T 7/80 (2017.01) 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 (54)发明名称 基于双目视觉的水下机器人回收定位方法 (57)摘要 本发明提供一种基于双目视觉的水下机器 人回收定位方法，利用两台水下CCD相机拍摄标 定板，获取双目相机的参数，包括内、外参矩阵， 畸变系数和相机之间的旋转、平移矩阵；获取水 下双目相机拍摄的视觉图像，作为待分析的输入 图像；灰度化与二值化处理输入图像，判断图像 中的连通域；光源匹配，对水下图像进行形态学 上的处理，获取最终光源中心点坐标；解算AUV与 对接坞的相对位置。该方法将短距离高精度的双 目视觉定位运用到水下AUV回收的自主对接过程 中，利用质心检测算法、连通域检测算法替换 Hough圆形检测法以提高计算AUV与对接坞的相 A 对位置信息的实时性，提高了定位的实时性与稳 9 定性，保障了AUV对接成功率。 5 2 1 2 7 1 1 1 N C CN 111721259 A 权　利　要　求　书 1/2页 1.一种基于双目视觉的水下机器人回收定位方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一：利用两台水下CCD相机拍摄标定板，获取双目相机的参数，包括内、外参矩阵， 畸变系数和相机之间的旋转、平移矩阵； 步骤二：获取水下双目相机拍摄的视觉图像，作为待分析的输入图像； 步骤三：灰度化与二值化处理输入图像，判断图像中的连通域； 步骤四：光源匹配，对水下图像进行形态学上的处理，获取最终光源中心点坐标； 步骤五：解算AUV与对接坞的相对位置。 2.根据权利要求1所述的基于双目视觉的水下机器人回收定位方法，其中，步骤一中使 用的张正友标定法获取相机的各项参数，具体步骤为： 打印一张7*10黑白格相间的标定板并在水下从不同角度拍摄若干张标定板图像； 检测出图像中的特征点以求解理想无畸变情况下的摄像机内外参数并用最大似然估 计提升精度； 应用最小二乘法求出实际的径向畸变系数； 综合内外参数、畸变系数使用极大似然法，优化估计，提升估计精度，最后得出精确的 相机内外参数和畸变系数。 3.根据权利要求1所述的基于双目视觉的水下机器人回收定位方法，其中，步骤三中采 用wallner自适应阈值二值化处理图像，得到水下光源黑白图像，其中wallner算法具体为： 其中p(n)表示第n个像素点的灰度值，g (n)表示二值化后的值，s表示第n个之前的像素 s 数量，取s为图像宽度的八分之一。 4.根据权利要求3所述的基于双目视觉的水下机器人回收定位方法，其中，步骤三中使 用连通域判断算法获取图像中连通域的数量即光源数量，该算法步骤如下： 对图像进行逐像素扫描，若当前的像素值为0则移动到下一个扫描的位置； 若当前像素值为1，则检查该像素左边与上边的两个邻接像素； 考虑这两个像素的组合情况，若它们的像素都为0，则给予该像素新的标记用以表示一 个新的连