[发明专利]一种用于水下装置定点悬停的方法和装置

权利要求书

1.一种用于水下装置定点悬停的方法，其特征在于，包括：

S1，通过安装在水下装置上的摄像头采集环境图像；

S2，根据预设选取规则在所述环境图像中选取预设数量的待匹配像素块，根据预设匹配算法和参考图像对所述预设数量的待匹配像素块进行匹配运算，获得每个待匹配像素块的光流矢量；

S3，根据所述每个待匹配像素块的光流矢量计算得到所述摄像头的运动矢量参数；

S4，根据所述摄像头的运动矢量参数计算所述水下装置的运动参数；

S5，根据所述水下装置的运动参数对所述水下装置进行运动偏差修正。

2.根据权利要求1所述的一种用于水下装置定点悬停的方法，其特征在于，所述根据预设选取规则在所述环境图像中选取预设数量的待匹配像素块，具体包括：

将所述环境图像分辨率调整为第一预设分辨率；

以所述环境图像的中心点作为中心，选取第二预设分辨率区域，将所述第二预设分辨率区域均分成多个方格区域；

以每个方格区域的中心点为中心，选取第三预设分辨率区域，计算所述第三预设分辨率区域的每个像素值的梯度绝对值，将梯度值最大的像素点作为所述第三预设分辨率区域的像素中心点；

以所述第三预设分辨率区域的像素中心点为中心，选取第四预设分辨率区域，作为所述每个方格区域的备选像素块；

在全部所述备选待匹配像素块中选出所述预设数量的像素块，作为参与所述匹配运算的待匹配像素块。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于水下装置定点悬停的方法，其特征在于，所述根据预设匹配算法和参考图像对所述预设数量的待匹配像素块进行匹配运算，获得每个待匹配像素块的光流矢量，具体包括：

在所述参考图像中，分别以每个所述待匹配像素块为中心，在预设搜索范围内，通过预设匹配算法和滑动窗口匹配与所述待匹配像素块对应的相似像素块；

根据每个所述待匹配像素块与对应的相似像素块的差值，得到每个所述待匹配像素块的光流矢量。

4.根据权利要求3所述的一种用于水下装置定点悬停的方法，其特征在于，所述预设匹配算法为快速匹配算法，具体包括：在匹配区域进行匹配计算，并根据匹配的结果调整步长，得出最终的计算结果。

5.根据权利要求4所述的一种用于水下装置定点悬停的方法，其特征在于，所述S3，具体包括：

构造用于计算所述摄像头的运动矢量参数的超定方程组，所述超定方程组中以所述每个所述待匹配像素块的光流矢量为已知量，以所述摄像头的运动矢量参数为未知量；

根据最小二乘法对所述超定方程组求解，解出所述超定方程组的最小二乘解，将所述最小二乘解作为所述摄像头的运动矢量参数。

6.根据权利要求5所述的一种用于水下装置定点悬停的方法，其特征在于，所述超定方程组为：

其中，Δt为两帧图像采集间隔时间，v_x表示沿摄像头成像平面水平方向的运动速度，v_y表示沿摄像头成像平面垂直方向的运动速度，v_z表示垂直于摄像头成像平面的运动速度；

是第m个待匹配像素块的光流矢量，其中m值为1，2，3，...，M，M为所述预设数量；

根据摄像头标定得到。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的一种用于水下装置定点悬停的方法，其特征在于，所述S5，具体包括：

设定控制期望值，根据所述水下装置的运动参数和所述控制期望值，通过PID控制器计算得到所述水下装置的被控量；

根据所述被控量对所述水下装置进行运动偏差修正。

8.根据权利要求4至6中任一项所述的一种用于水下装置定点悬停的方法，其特征在于，所述S5，具体包括：

设定控制期望值，根据所述水下装置的运动参数和所述控制期望值，通过模糊控制器计算得到所述水下装置的被控量；

根据所述被控量对所述水下装置进行运动偏差修正。