[发明专利]一种基于视觉的无人船海天线检测与导航方法和系统

权利要求书

1.一种基于视觉的无人船海天线检测与导航方法，其特征在于，包括：

对USV视觉系统采集的图像进行线段提取，建立线段池；

对t时刻线段池中的各个线段，分别进行长度概率计算，确定t时刻线段池中的各个线段的长度概率；对t时刻线段池中的各个线段，分别进行方向角计算，确定t时刻线段池中的各个线段的方向角；从t时刻线段池中，筛选得到长度概率大于第一阈值、且方向角小于第二阈值的线段，作为所述海天线候选线段；

记海天线在图像坐标系中的方程为：y＝ax+b···式(6)；

记海天线候选线段为：N_l表示海天线候选线段的个数；且，各海天线候选线段的两个端点在图像坐标系下的坐标为：

根据海天线候选线段的两个端点在图像坐标系下的坐标和海天线在图像坐标系中的方程，得到如下方程：

记则可得如下式(8)：

其中，1表示元素全为1，大小为2N_l×1的矩阵；

记J＝[X,1]，则由加权最小二乘算法可得：

其中，W表示加权矩阵，

diag(·)表示对角矩阵，分别表示各海天线候选线段的长度；

根据式(9)，计算得到参数a和b的值，得到海天线候选线段的检测结果；

根据参数a和b，计算无人船的横滚角γ_V和俯仰角β_V：

γ_V＝tan^-1(a)···式(10)

其中，[u₀,v₀]^T表示图像中心点的坐标，f表示相机的焦距。

2.根据权利要求1所述的基于视觉的无人船海天线检测与导航方法，其特征在于，所述对USV视觉系统采集的图像进行线段提取，建立线段池，包括：

对USV视觉系统采集的图像进行预处理，得到灰度图像；

检测出灰度图像中的所有线段，建立线段池。

3.根据权利要求2所述的基于视觉的无人船海天线检测与导航方法，其特征在于，所述对USV视觉系统采集的图像进行预处理，得到灰度图像，包括：

通过如下式(1)，对USV视觉系统采集的图像进行预处理，将USV视觉系统采集的图像转换为灰度图像：

I_U(t)＝μ₁I_R(t)+μ₂I_G(t)+(1-μ₁-μ₂)I_B(t)···式(1)

其中，I_R(t),I_G(t),I_B(t)分别表示t时刻R，G，B三个通道的像素矩阵，t表示图像的拍摄时间，I_U(t)表示t时刻的灰度图像，μ₁和μ₂分别表示R通道和G通道像素的权重，满足0≤μ₁，μ₂≤1且μ₁+μ₂≤1。

4.根据权利要求3所述的基于视觉的无人船海天线检测与导航方法，其特征在于，μ₁＝0.3，μ₂＝0.59。