[发明专利]一种基于立体视觉的全方向船舶防撞预警与导航系统

权利要求书

1.一种基于立体视觉的全方向船舶防撞预警与导航系统，其特征在于：包括全景摄像装置(1)，稳像系统(2)，水面目标检测、立体视觉测距、防撞预警与导航数据处理系统(3)，终端处理器(4)；全景摄像装置(1)与水面目标检测、立体视觉测距、防撞预警与导航数据处理系统(3)，终端处理器(4)分别通信连接；

利用所述基于立体视觉的全方向船舶防撞预警与导航系统进行控制的方法步骤如下：

步骤(1)获取摄像头(11)采集的n幅图像，n为正整数；

步骤(2)终端处理器(4)中的全景图像拼接程序(13)对采集到的n幅图像进行海天线、陆天线检测，如果没有全部检测到海天线或陆天线，则放弃这一组图像，重复步骤(1)；

步骤(3)根据摄像头(11)的编号，仅将序号为奇数号的摄像头(11)所获得的图像进行矫正，并投影至以镜头焦距为半径的圆柱上；根据所述全景摄像装置(1)安装后标定所得各摄像头(11)之间的位置关系以及镜头视角得出n幅图像互相间的覆盖区域，将n/2幅奇数号图像进行拼接，将重叠区域进行线性叠加，得到圆柱形全景图，并将其展开成矩形图；

步骤(4)操作人员或终端处理器(4)内置的水面目标检测程序(31)用矩形圈出一出现在视野内的目标作为感兴趣区域；对序号为奇数号和偶数号的摄像头(11)所采集的图像中的感兴趣区域分别进行ORB特征点检测，获取对应的两组特征点位置及相应的两组ORB特征点描述子；根据FLANN匹配算法将上述对应奇数号和偶数号摄像头(11)的两组ORB特征点描述子进行匹配；根据阈值设置对特征点进行筛选，得出符合条件的匹配特征点；如不存在有匹配特征点的显著目标，则重复步骤(1)，如存在则继续；

步骤(5)对筛选后的强特征点逐一计算距离，根据标定得出的摄像头(11)内外部参数，终端处理器(4)内的立体视觉测距程序(32)求出每一强特征点的深度信息；立体视觉测距程序(32)对全部深度信息求平均值并筛选掉较差的特征点，重复3次，最终得出感兴趣区域内目标的距离；

步骤(6)根据水面巡逻艇的任务需求，结合GPS定位信息，判断出该目标是否驶入巡逻区域，是否会与当前行驶中的水面巡逻艇发生碰撞；如果该目标驶入巡逻区域或将与水面巡逻艇发生碰撞，根据终端处理器(4)中的防撞预警与导航数据处理程序(33)或操作者命令，重新规划路径，选择播放警告信息、靠近驱逐该目标或进行躲避；如果该目标不会驶入巡逻区域或与水面巡逻艇发生碰撞，则继续按原路径行驶并重复步骤(1)。

2.根据权利要求1所述的一种基于立体视觉的全方向船舶防撞预警与导航系统，其特征在于：所述的全景摄像装置(1)由摄像头(11)、支撑结构(12)及终端处理器(4)中的全景图像拼接程序(13)共三部分组成；所述的稳像系统(2)由加速度计(21)、稳像云台(22)、终端处理器(4)中的机械稳像程序(23)三部分组成；所述的水面目标检测、立体视觉测距、防撞预警与导航数据处理系统(3)由终端处理器(4)中的水面目标检测程序(31)、终端处理器(4)中的立体视觉测距程序(32)及防撞预警与导航数据处理程序(33)共三部分组成。

3.根据权利要求2所述的一种基于立体视觉的全方向船舶防撞预警与导航系统，其特征在于：所述的多台摄像头(11)根据本系统所述方法呈圆形阵列安装在全景摄像装置中的支撑结构上。