[发明专利]一种实现水下集群内个体之间视觉感知的方法

权利要求书

1.一种实现水下集群内个体之间视觉感知的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：对摄像头读取的图像进行处理得到二值图；

步骤2：得到所有LED灯在图像上投影的图像坐标；

经过上一步得到的二值图上只包含了LED灯在图像上投影的白色连通区域，对该二值图进行轮廓查找，找到所有白色连通区域的轮廓点集，并对每一个轮廓点集求平均，得到的平均图像坐标为该白色连通区域的中心点，将此点当做LED信号源的图像坐标；

步骤3：寻找匹配的有效LED信号源；

遍历每一个LED图像坐标，找到x坐标之差的绝对值小于给定阈值的两个LED图像，将这两个LED图像坐标视作一个有效的LED信号源；

步骤4：计算每个有效LED信号源到观测个体摄像头的垂直平面距离；

其中，D为计算得到的观测个体到LED信号源的垂直平面距离，f为摄像头的焦距，H为LED信号源在实际布置中的垂直距离，h为LED信号源投影到图像上的像素高度，即为一个有效LED信号源内两个LED图像坐标的y坐标的差值；

步骤5：计算每个有效LED信号源的水平视角差和垂直视角差；

以每个有效LED信号源内的两个LED图像坐标的均值点参与计算，水平视角差为该均值点x坐标相对于图像中心像素点的x坐标的视角差；垂直视角差为该均值点y坐标相对与图像中心像素点的y坐标的视角差，使用下式进行计算：

其中，α、β分别为计算得到的水平视角差或垂直视角差，h为LED平均坐标的x值与图像中心坐标的x值的差值；h′为LED平均坐标的y值与图像中心坐标的y值的差值；

步骤6：计算每个有效LED信号源的相对位置坐标；

计算每个有效LED信号源相对于观测个体摄像头光心的位置关系：

X＝D

Y＝Dtan(α)

Z＝Dtan(β)

步骤7：计算目标个体的位置坐标；

由上一步得到所有有效LED信号源的三维坐标，对这些坐标求均值，得到最终表示目标个体位置的坐标：

(X,Y,Z)＝(∑X_i,∑Y_i,∑Z_i) (4)

其中，X_i、Y_i、Z_i为上一步计算得到的所有垂直分布LED灯的三维坐标；

步骤8：计算目标个体的速度方向；

首先选取由B通道得到的所有有效LED信号源里垂直平面距离最小的那个蓝色LED信号源；再选取R通道得到的所有有效LED信号源里垂直平面距离最小的那个红色LED信号源；

计算选出来的这两个LED信号源的垂直平面距离之差：

D_diff＝D_b-D_r (5)

其中，D_r为红色LED灯的垂直平面距离，D_b为蓝色LED灯的垂直平面距离；

再计算这两个有效LED信号的水下视角差α₁、α₂，由得到的水平视角差可以计算每个LED信号源的水平偏移距离，最后得到水平偏移距离差：

H_diff＝D_btan(α₁)-D_rtan(α₂) (6)

最后计算得到观测个体与目标个体的速度方向角度差：

2.根据权利要求1所述实现水下集群内个体之间视觉感知的方法，其特征在于步骤1具体如下：首先对摄像头读取的原始图像进行BGR三通道分离，得到各自通道的灰度图；再对B通道灰度图和R通道灰度图阈值化，进而得到二值图；对得到的二值图进行图像形态学开操作，消除白色小噪点。

3.一种计算机系统，其特征在于包括：一个或多个处理器，计算机可读存储介质，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现权利要求1所述的方法。

4.一种计算机可读存储介质，其特征在于存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现权利要求1所述的方法。

5.一种计算机程序，其特征在于包括计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现权利要求1所述的方法。