[发明专利]一种用于水下装置定点悬停的方法和装置

说明书

本发明公开一种用于水下装置定点悬停的方法和装置，涉及水下移动平台定点悬停领域。该方法包括：采集水下装置的环境图像；根据预设规则在环境图像中选取多个典型像素块，在参考帧中根据预设匹配算法对多个典型像素块进行匹配运算，获得匹配结果；根据匹配结果计算出多个典型像素块的光流矢量；根据多个典型像素块的光流矢量，得到摄像头光流矢量矩阵；根据光流矢量矩阵解出摄像头的运动矢量参数，根据摄像头的运动矢量参数计算水下装置的运动参数；预设控制器根据水下装置的运动参数对水下装置进行运动偏差修正，通过本申请的方法，水下装置能够实时修正水下装置的运动偏差，实现精准的定点悬停。

技术领域

本发明涉及水下移动平台定点悬停领域，尤其涉及一种用于水下装置定点悬停的方法和装置。

背景技术

定点悬停能力是水下移动平台(ROV、AUV)的重要性能之一。水下移动平台在执行水下定点观测任务时，常会遇到波浪和海流等影响，使得水下移动平台难以维持稳定的观测。现有的技术方案主要采用水下移动平台本身携带的惯性导航器件(IMU、电子罗盘等)和流速计来测量平台的运动参数，然后控制动力系统来对偏差进行修正，以此达到稳定观测的目的。由于高精度的惯性导航器件和流速计的价格非常高昂，许多成本较低的水下移动平台难以使用，而价格较低的惯性导航器件精度就差许多，难以实现精准的定点悬停。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中高精度的惯性导航器件和流速计的价格非常高昂，许多成本较低的水下移动平台难以使用，而价格较低的惯性导航器件精度就差，难以实现精准的定点悬停的不足，提供了一种用于水下装置定点悬停的方法和装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种用于水下装置定点悬停的方法，包括以下步骤：

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。

本发明的有益效果是：本申请基于摄像头采集的图像计算像素块的光流矢量参数矩阵，结合图像中的所有待匹配像素块的光流矢量参数，得到摄像头的运动矢量参数矩阵，摄像头的运动矢量参数矩阵估计出摄像头的运动参数，以得出水下装置的运动参数，并控制动力系统对运动偏差进行修正，由于光流参数的精度为像素级，因此可以达到很高的定点悬停精度。相比现有高精度的惯性导航器件和流速计本申请使用的方案成本更低，相比将价格较低的惯性导航器件，本申请使用的方案精度更高，能够实现精准的定点悬停。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步地，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；