[发明专利]一种基于图像的无人艇回收方法及系统

权利要求书

1.一种基于图像的无人艇回收方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1测量待回收的无人艇与母船的距离；

S2判断测量的距离是否在预设的距离范围内，若是，则点亮无人艇和母船上的指示物，并利用无人艇上的视觉成像单元实时拍摄母船上指示物的图像，利用母船上的视觉成像单元实时拍摄无人艇上指示物的图像；若否，则使无人艇向母船靠近，当测量的距离到达预设的距离范围内时点亮无人艇和母船上的指示物，并利用无人艇上的视觉成像单元实时拍摄母船上指示物的图像，利用母船上的视觉成像单元实时拍摄无人艇上指示物的图像；

S3处理实时拍摄的母船上指示物的图像得到无人艇的实时航向角信息，处理实时拍摄的无人艇上指示物的图像得到无人艇与母船之间的实时距离信息和实时偏向角信息；

所述实时航向角信息采用如下公式计算：

其中，θ为航向角信息，Δx为母船上指示物的图像像素偏移值，f为无人艇视觉成像单元的焦距，L为母船与无人艇之间的实时距离信息；

S4利用所述实时航向角信息、实时偏向角信息和实时距离信息实时控制所述无人艇的航向及航速，使其运动至指定位置，以此实现无人艇的回收。

2.如权利要求1所述的基于图像的无人艇回收方法，其特征在于，步骤S1中，采用GPS测量母船与无人艇的距离。

3.如权利要求1所述的基于图像的无人艇回收方法，其特征在于，步骤S3中，所述实时偏向角信息采用如下公式计算：

其中，α为偏向角信息，Δx′为无人艇上指示物的图像像素偏移值，f′为母船上视觉成像单元的焦距，L为母船与无人艇之间的实时距离信息。

4.如权利要求1所述的基于图像的无人艇回收方法，其特征在于，步骤S3中，所述实时距离信息采用如下公式计算：

其中，L为母船与无人艇之间的实时距离信息，H为无人艇上两指示物之间的距离，h为无人艇上两指示物的像素距离，f′为母船上视觉成像单元的焦距。

5.如权利要求1-4任一项所述的基于图像的无人艇回收方法，其特征在于，步骤S4中，利用实时航向角信息、实时偏向角信息和实时距离信息实时控制无人艇的航向及航速，具体为：根据实时航向角信息和实时偏向角信息实时调整无人艇的航向，使得最终获得的实时航向角和实时偏向角为零，进而保证无人艇的准确回收，并且当实时距离信息到达预设范围内时，使无人艇减速，避免其与母船碰撞。

6.一种基于图像的无人艇回收系统，用于执行如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，包括：

测量判断单元，用于测量待回收的无人艇与母船的距离，并判断该距离是否在预设的距离范围内；

视觉成像单元，用于当无人艇与母船上的指示物点亮时实时拍摄母船上指示物的图像和无人艇上指示物的图像；

图像处理单元，用于处理实时拍摄的母船上指示物的图像得到无人艇的实时航向角信息，处理实时拍摄的无人艇上指示物的图像得到无人艇与母船之间的实时距离信息和实时偏向角信息；

导航控制单元，用于当无人艇与母船的距离在预设的距离范围内时，点亮无人艇与母船上的指示物，当无人艇与母船的距离不在预设的距离范围内时使无人艇向母船靠近，直至无人艇与母船的距离在预设的距离范围内时点亮无人艇与母船上的指示物；还用于利用实时航向角信息、实时偏向角信息和实时距离信息实时控制无人艇的航向及航速，使其运动至指定位置，以此实现无人艇的回收。

7.如权利要求6所述的基于图像的无人艇回收系统，其特征在于，所述指示物为环形灯，其中无人艇上设置有两个，母船上设置有一个。

8.如权利要求6所述的基于图像的无人艇回收系统，其特征在于，所述视觉成像单元优选为工业相机，其设置有两台，分别安装在无人艇和母船上。

9.如权利要求6-8任一项所述的基于图像的无人艇回收系统，其特征在于，所述无人艇上的工业相机和指示物通过云台安装在无人艇上。