[发明专利]一种无人水面艇视觉系统的标定参数实时监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无人水面艇视觉系统技术，具体涉及无人水面艇视觉系统的标定参数实时监测方法，适用于安装在无人艇上的视觉导航或监控系统中所用摄像机内外参数的实时监测，也可用于无人车和无人机视觉系统。

背景技术

视觉导航在地面无人车和空中无人机中已有成功的应用，近年来人们试图将视觉导航技术应用于无人水面艇，但陆上标定好的视觉系统经无人艇的运输、吊装、布放或受波浪引起的颠簸，标定参数会发生变化；另外，视觉系统受水面反光的影响，实际工作环境与陆上标定环境不同，标定参数也存在偏差；因此，人们希望能够对摄像机的标定参数进行实时监测，当标定参数出现较大的变化时，发出需要重新标定的请求或报警信号。

针对视觉系统标定参数的监测问题，Fitzgibbon等人提出一种基于在线标定的方法(Online camera calibration，United States Patent，US7671891B2，2010)，但这种方法需要对相同型号的较多摄像机进行标定，估计内参数的先验概率分布，这是一项困难的工作，而且在线标定的结果是一个最大似然估计值，不是直接标定的结果。此外，该方法需要不停地对视觉系统进行在线标定，当视觉系统的参数不变时，浪费视觉系统的资源。

因此，人们希望有一种不需进行在线标定就能监测视觉系统参数的方法，只有当监测到标定参数出现较大的变化时，才发出需要重新标定的请求或报警信号。

发明内容

本发明目的在于针对现有无人水面艇视觉系统的标定参数的监测方法需要在线标定，易造成视觉系统资源浪费的问题，而提供一种无人水面艇视觉系统的标定参数实时监测方法，不需进行在线标定就能监测视觉系统的参数，视觉系统在实际海况条件下工作的同时，对摄像机参数进行实时监测，当标定参数出现较大的变化时，发出需要重新标定的请求或报警信号。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种无人水面艇视觉系统的标定参数实时监测方法，所述监测方法包括如下步骤：

(1)在水面艇上相应的位置固定至少一个具有明显特征点的标志物，且使得视觉系统拍摄到该标志物的图像位于一帧图像中的一个固定区域，并尽可能占满该区域；所述固定区域称为参数监测区，通常是位于一帧图像下部中间的一个小区域；由于视觉系统与标志物的相对位置固定不变，视觉系统每拍摄一帧图像，总有标志物的图像位于参数监测区内；

(2)在进行视觉系统标定时，利用标定图像，提取所述参数监测区内标志物图像的特征点坐标，取全部标定图像中对应特征点的坐标均值作为特征点的标定坐标；

(3)在视觉系统实际工作的条件下，每采集一帧图像，对其中参数监测区内标志物图像的特征点坐标进行实时提取；

(4)将从每一帧图像中实时提取的特征点实时坐标与步骤(2)中获得的特征点的标定坐标进行比较，选取每一帧图像中所有特征点实时坐标与标定坐标之差的模之和作为判定参数变化的判定量；

(5)将步骤(4)中得到的判定量与设定的阈值进行比较，当所述判定量大于或等于所述阈值时，向系统发出标定参数变化的报警信号，请求重新进行标定；当所述判定量小于所述阈值，说明视觉系统的标定参数未变化，视觉系统继续工作，无需进行标定。

根据上述方案得到的本发明使得视觉系统在实际海况条件下工作的同时，对摄像机参数进行实时监测，当标定参数出现较大的变化时，发出需要重新标定的请求或报警信号，这样有效避免需要不停的对视觉系统进行在线标定的问题。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明中采用的一种标志物。

图2为本发明一个实施方案中拍摄的一帧图像的示意图。

图3为本发明实施的系统原理图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

为了能够实现不需进行在线标定就能监测视觉系统参数的方法，本发明提供的方法需要制作一个或多个具有明显特征点的标志物，如图1所示，该标志物固定安装在无人艇的适当位置，且使该标志物的图像位于视觉系统所采集一帧图像中的一个参数监测区401(如图2所示)。

参数监测区401通常是位于一帧图像下部中间的一个小区域，由于视觉系统与标志物的相对位置固定不变，视觉系统每拍摄一帧图像，总有标志物的图像位于参数监测区内。