[发明专利]一种船舶间相对位姿检测方法及系统

权利要求书

1.一种船舶间相对位姿检测方法，其特征在于，包括：

利用双目相机左相机对Aruco标记进行单目视觉检测，得到左相机像素坐标系下Aruco标记的四个有序角点；所述Aruco标记位于被测船舶上，所述双目相机固定于检测船舶上，所述检测船舶上还包括波浪运动传感器和运动补偿平台；

获取所述双目相机的立体成像模型，所述立体成像模型为物体在相机坐标系下的三维坐标；

将所述Aruco标记的单目视觉检测结果与所述立体成像模型融合，得到所述相机坐标系与Aruco坐标系之间的坐标转换矩阵；

获取被测船坐标系与所述Aruco坐标系之间的坐标转换矩阵；

获取所述相机坐标系相对于世界坐标系的坐标转换矩阵；

结合所述相机坐标系与Aruco坐标系之间的坐标转换矩阵、所述被测船坐标系与所述Aruco坐标系之间的坐标转换矩阵和所述相机坐标系相对于世界坐标系的坐标转换矩阵，得到所述被测船舶与所述世界坐标系之间的相对六自由度位姿信息。

2.根据权利要求1所述的船舶间相对位姿检测方法，其特征在于，所述将所述Aruco标记的单目视觉检测结果与所述立体成像模型融合，得到所述相机坐标系与Aruco坐标系之间的坐标转换矩阵，具体包括：

根据所述立体成像模型中齐次坐标投影关系，获取所述Aruco标记的单目视觉检测结果中有序角点对的三维坐标；

根据所述立体成像模型和所述Aruco标记的单目视觉检测结果中有序角点对的三维坐标，获取像素坐标系下所述有序角点对的重投影坐标；

根据所述像素坐标系下所述有序角点对的重投影坐标与Aruco坐标系下所述有序角点对的三维坐标的对应关系，获得所述相机坐标系与Aruco坐标系之间的坐标转换矩阵。

3.根据权利要求1所述的船舶间相对位姿检测方法，其特征在于，所述结合所述相机坐标系与Aruco坐标系之间的坐标转换矩阵、所述被测船坐标系与所述Aruco坐标系之间的坐标转换矩阵和所述相机坐标系相对于世界坐标系的坐标转换矩阵，得到所述被测船舶与所述世界坐标系之间的相对六自由度位姿信息，具体包括：

利用公式确定所述被测船坐标系相对于世界坐标系的坐标转换矩阵其中，为Aruco坐标系与被测船坐标系之间的坐标转换矩阵，为相机坐标系与世界坐标系之间的坐标转换矩阵，为相机坐标系与Aruco坐标系之间的坐标转换矩阵；

对所述被测船坐标系相对于世界坐标系的坐标转换矩阵进行位姿解算，得到所述被测船舶与所述世界坐标系之间的相对六自由度位姿信息。

4.根据权利要求1所述的船舶间相对位姿检测方法，其特征在于，所述结合所述相机坐标系与Aruco坐标系之间的坐标转换矩阵、所述被测船坐标系与所述Aruco坐标系之间的坐标转换矩阵和所述相机坐标系相对于世界坐标系的坐标转换矩阵，得到所述被测船舶与所述世界坐标系之间的相对六自由度位姿信息，之后还包括：

采用卡尔曼滤波方法对所述相对六自由度位姿信息进行最优估计，得到最终的相对六自由度位姿信息。

5.一种船舶间相对位姿检测系统，其特征在于，包括：

单目视觉检测模块，用于利用双目相机左相机对Aruco标记进行单目视觉检测，得到左相机像素坐标系下Aruco标记的四个有序角点；所述Aruco标记位于被测船舶上，所述双目相机固定于检测船舶上，所述检测船舶上还包括波浪运动传感器和运动补偿平台；

立体成像模型获取模块，用于获取所述双目相机的立体成像模型，所述立体成像模型为物体在相机坐标系下的三维坐标；

融合模块，用于将所述Aruco标记的单目视觉检测结果与所述立体成像模型融合，得到所述相机坐标系与Aruco坐标系之间的坐标转换矩阵；

第一坐标转换矩阵获取模块，用于获取被测船坐标系与所述Aruco坐标系之间的坐标转换矩阵；

第二坐标转换矩阵获取模块，用于获取所述相机坐标系相对于世界坐标系的坐标转换矩阵；

相对六自由度位姿信息确定模块，用于结合所述相机坐标系与Aruco坐标系之间的坐标转换矩阵、所述被测船坐标系与所述Aruco坐标系之间的坐标转换矩阵和所述相机坐标系相对于世界坐标系的坐标转换矩阵，得到所述被测船舶与所述世界坐标系之间的相对六自由度位姿信息。