一種基于機(jī)器視覺(jué)的離靠泊作業(yè)參數(shù)計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)的離靠泊作業(yè)參數(shù)計(jì)算方法，包括：預(yù)先建立船體坐標(biāo)系、圖像坐標(biāo)系、像機(jī)坐標(biāo)系和標(biāo)識(shí)源坐標(biāo)系，測(cè)量船艏參考點(diǎn)與船艉參考點(diǎn)的距離，以及像機(jī)安裝位置與船艏參考點(diǎn)的距離，獲取像機(jī)對(duì)岸上標(biāo)識(shí)成像時(shí)刻的像機(jī)航向角與俯仰角；計(jì)算標(biāo)識(shí)源坐標(biāo)系至像機(jī)坐標(biāo)系的平移向量；計(jì)算船體坐標(biāo)系和標(biāo)識(shí)源坐標(biāo)系的歐拉角；根據(jù)上述參數(shù)計(jì)算離靠泊作業(yè)參數(shù)，判斷是否結(jié)束離靠泊作業(yè)，如果否，再次離靠泊作業(yè)參數(shù)計(jì)算，直到離靠泊作業(yè)結(jié)束；如果是，則結(jié)束計(jì)算。本發(fā)明保證岸上標(biāo)識(shí)能夠在有限的像機(jī)視場(chǎng)范圍內(nèi)成像，放寬了對(duì)像機(jī)視場(chǎng)、船岸位姿關(guān)系的約束，提高了離靠泊參數(shù)解算精度；計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，運(yùn)算量小。
【專利說(shuō)明】
一種基于機(jī)器視覺(jué)的離靠泊作業(yè)參數(shù)計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及航海導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)的離靠泊作業(yè)參數(shù)計(jì) 算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，造船技術(shù)和航海技術(shù)呈現(xiàn)跨越性的進(jìn)步，船舶的大型化已經(jīng) 由一種趨勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。因大型船舶質(zhì)量與體積大、不易操作等特點(diǎn)，通常需要拖輪的協(xié)助 才能完成離靠泊。入泊角度、船岸距離和船岸速度是離靠泊作業(yè)過(guò)程的重要參數(shù)，通過(guò)信息 化設(shè)備對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，為駕引人員提供準(zhǔn)確的輔助決策信息，是高效、安全實(shí)現(xiàn) 大型船舶離靠泊的有效途徑。近年來(lái)，用于輔助大型船舶離靠泊作業(yè)的儀器設(shè)備得到快速 發(fā)展，使駕引人員從過(guò)去純粹憑經(jīng)驗(yàn)靠感覺(jué)定勢(shì)靠泊發(fā)展到利用先進(jìn)設(shè)備數(shù)字定量靠泊。
[0003] 從工作原理劃分，離靠泊作業(yè)設(shè)備可分為激光離靠泊作業(yè)設(shè)備、差分衛(wèi)導(dǎo)離靠泊 作業(yè)設(shè)備、光學(xué)離靠泊作業(yè)設(shè)備。激光離靠泊作業(yè)設(shè)備和差分衛(wèi)導(dǎo)離靠泊作業(yè)設(shè)備發(fā)展較 為成熟，在港口、船舶中廣泛應(yīng)用。光學(xué)離靠泊作業(yè)設(shè)備利用日盲紫外波段的特殊性，能夠 在雨、霧等能見(jiàn)度不佳的天氣條件下使用，在近些年逐漸發(fā)展起來(lái)。
[0004] 當(dāng)前，光學(xué)離靠泊作業(yè)設(shè)備存在的主要問(wèn)題包括:一是未同時(shí)考慮離靠泊作業(yè)參 數(shù)與像機(jī)航向角及俯仰角的耦合關(guān)系，當(dāng)岸上標(biāo)識(shí)處于相機(jī)視場(chǎng)邊緣時(shí)，難以通過(guò)多個(gè)維 度對(duì)相機(jī)角度進(jìn)行調(diào)整，影響了岸上標(biāo)識(shí)在相機(jī)視場(chǎng)內(nèi)的成像質(zhì)量，降低了離靠泊作業(yè)參 數(shù)解算精度;二是采用異面標(biāo)識(shí)，離靠泊作業(yè)參數(shù)計(jì)算方法復(fù)雜，運(yùn)算量較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種基于機(jī)器視覺(jué)的離靠泊作業(yè)參數(shù)計(jì)算方 法，用以解決現(xiàn)有離靠泊作業(yè)參數(shù)解算精度不夠以及運(yùn)算復(fù)雜的問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明的目的主要是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 本發(fā)明提供了一種基于機(jī)器視覺(jué)的離靠泊作業(yè)參數(shù)計(jì)算方法，包括：
[0008] 預(yù)先建立船體坐標(biāo)系Ob-XbYbZb、圖像坐標(biāo)系I-XY、像機(jī)坐標(biāo)系0c-X cYcZc和標(biāo)識(shí)源坐 標(biāo)系 0u_XuYuZu;
[0009] 測(cè)量船艏參考點(diǎn)與船艉參考點(diǎn)的距離L，以及像機(jī)安裝位置與船艏參考點(diǎn)的距離 Lc；
[0010] 獲取像機(jī)對(duì)岸上標(biāo)識(shí)成像時(shí)刻的像機(jī)航向角P與俯仰角δ;
[0011] 計(jì)算標(biāo)識(shí)源坐標(biāo)系0U-XUYUZ U至像機(jī)坐標(biāo)系0「ΧΙΖ。的平移向量[Tx Ty Τζ]τ;
[0012] 計(jì)算船體坐標(biāo)系〇b-xbYbzb和標(biāo)識(shí)源坐標(biāo)系0 U-XUYUZU的歐拉角(沒(méi). .，
[0013] 根據(jù)上述參數(shù)計(jì)算離靠泊作業(yè)參數(shù)，判斷是否結(jié)束離靠泊作業(yè)，如果否，重新獲取 像機(jī)對(duì)岸上標(biāo)識(shí)成像時(shí)刻的像機(jī)航向角P與俯仰角δ，再次離靠泊作業(yè)參數(shù)計(jì)算，直到離靠 泊作業(yè)結(jié)束;如果是，則結(jié)束計(jì)算。
[0014] 進(jìn)一步地，所述離靠泊作業(yè)參數(shù)包括：
[0015] 入泊角β、船艏與岸線距離Lb、船艉與岸線距離Ls、船艏相對(duì)于岸線的橫向速度Vb、 船艉相對(duì)于岸線的橫向速度Vs。
[0016] 進(jìn)一步地，根據(jù)如下公式計(jì)算離靠泊作業(yè)參數(shù)：
[0017] β = φ
[0018] Lb = Tx cosp+Ty sinpsin5+Tz sinpcos5-Lc sinP
[0019] Ls = LB+Lsin0
[0020] Vb=Lb
[0021]
[0022] 進(jìn)一步地，計(jì)算標(biāo)識(shí)源坐標(biāo)系0u-XuYuZ u至像機(jī)坐標(biāo)系0c-XcYcZc的平移向量[T x Ty 1^]7的過(guò)程具體包括：
[0023]根據(jù)圖像坐標(biāo)系I-XY和像機(jī)坐標(biāo)系0c-XcYcZ c的定義，通過(guò)像機(jī)標(biāo)定獲取圖像主點(diǎn) (Cx，Cy)、橫向等效焦距Fx、縱向等效焦距Fy;
[0024] 計(jì)算位姿中間變量ei、e3、e4、e 6、Θ7;
[0025] 根據(jù)圖像主點(diǎn)（Cx，Cy)、橫向等效焦距Fx、縱向等效焦距F y以及位姿中間變量，計(jì)算 計(jì)算標(biāo)識(shí)源坐標(biāo)系〇u-XuYuZ u至像機(jī)坐標(biāo)系Oc-XcYcZc的平移向量[Tx Ty Τζ]τ。
[0026] 進(jìn)一步地，計(jì)算船體坐標(biāo)系0b-XbYbZ b和標(biāo)識(shí)源坐標(biāo)系0u-XuYuZu的歐拉角 (沒(méi)yif的過(guò)程具體包括：
[0027] Θ = sin_1[ (r6sin5+r2C0s5)cosp-r4sinp]
[0030] 其中，1~112、^4、^6通過(guò)以下公式確定：
[0031] π = θ7Τζ
[0032] Γ2 = θδΤζ
[0037]本發(fā)明有益效果如下：
[0038]本發(fā)明保證岸上標(biāo)識(shí)能夠在有限的像機(jī)視場(chǎng)范圍內(nèi)成像，放寬了對(duì)像機(jī)視場(chǎng)、船 岸位姿關(guān)系的約束，提高了離靠泊參數(shù)解算精度;計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，運(yùn)算量小。
[0039]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分的從說(shuō)明書(shū)中變 得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫(xiě)的說(shuō)明 書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0040]附圖僅用于示出具體實(shí)施例的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制，在整個(gè)附圖 中，相同的參考符號(hào)表不相同的部件。
[0041 ]圖1為本發(fā)明實(shí)施例方法的流程示意圖；
[0042]圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述方法中，離靠泊作業(yè)場(chǎng)景的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]下面結(jié)合附圖來(lái)具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中，附圖構(gòu)成本申請(qǐng)一部分，并 與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。
[0044]如圖1所示，圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述基于機(jī)器視覺(jué)的離靠泊作業(yè)參數(shù)計(jì)算方法的 流程示意圖，具體可以包括下列步驟：
[0045] 步驟101:建立船體坐標(biāo)系0b-XbYbZb、圖像坐標(biāo)系I-XY、像機(jī)坐標(biāo)系0 c-XcYcZc和標(biāo)識(shí) 源坐標(biāo)系〇U-XUYUZU〇
[0046]各坐標(biāo)系的定義如下：
[0047]船體坐標(biāo)系0b-XbYbZb:原點(diǎn)0 b位于船體質(zhì)心，Xb軸指向船舶的右舷，Yb軸指向船艏， Zb軸垂直于甲板平面向上，與Xb軸和Yb軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。
[0048]圖像坐標(biāo)系I-XY:原點(diǎn)I位于圖像的左上角點(diǎn)，X軸沿水平方向指向右，Y軸沿豎直 方向指向下。
[0049]像機(jī)坐標(biāo)系0c-XcYcZc:原點(diǎn)0。位于像機(jī)光心，X。軸和Y c軸分別與圖像坐標(biāo)系的X軸 和Y軸平行，Z。軸沿像機(jī)光軸，與平面圖像垂直。
[0050] 標(biāo)識(shí)源坐標(biāo)系0u-XuYuZu:原點(diǎn)0 U位于泊位參考點(diǎn)，Xu軸垂直于碼頭前沿線，與靠泊 方向一致，Zu垂直于碼頭地面向上，Y u通過(guò)右手坐標(biāo)系確定。
[0051] 步驟102:根據(jù)步驟101關(guān)于圖像坐標(biāo)系I-XY和像機(jī)坐標(biāo)系0。^。2。的定義，通過(guò) 像機(jī)標(biāo)定獲取圖像主點(diǎn)(Cx，C y)、橫向等效焦距Fx、縱向等效焦距Fy。
[0052] 其中，Cx、Cy、Fx和Fy均為正實(shí)數(shù)。
[0053] 步驟103:根據(jù)步驟101關(guān)于標(biāo)識(shí)源坐標(biāo)系0u-XuYuZu的定義，獲得0 u-YuZu平面內(nèi)各 f#KPi(i = l，2,3，...，n；^9*#(0yiZi)T。
[0054] 其中，η為標(biāo)識(shí)個(gè)數(shù)，為正整數(shù)且不小于4;yi、Zl(i = l，2,3,. . .，n)為正實(shí)數(shù)。
[0055] 步驟104:測(cè)量船艏參考點(diǎn)與船艉參考點(diǎn)的距離L，以及像機(jī)安裝位置與船艏參考 點(diǎn)的距離L。。
[0056] 其中，L和Lc均為正實(shí)數(shù)。
[0057]步驟105:獲取像機(jī)對(duì)岸上標(biāo)識(shí)成像時(shí)刻的像機(jī)航向角P與俯仰角δ。
[0058] 其中，Ρ表示像機(jī)光軸與北向的夾角，取值為0<P<2jt，當(dāng)光軸與北向重合時(shí)為〇， 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)逐漸增大;S表示像機(jī)光軸與水平面的夾角
[0059] 步驟106:對(duì)各個(gè)標(biāo)識(shí)？1(1 = 1，2,3，...，1〇在圖像中的像點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行提取，記為 (X 夕.)'' (/二 1，2,3，·…
[0060]其中，足和J',均為正實(shí)數(shù)。
[0061 ] 步驟107:對(duì)位姿中間變量ei、e2、e3、Θ4、e 5、e6、Θ7、e8進(jìn)行計(jì)算，分如下兩種情況：
[0062] ( I)當(dāng)標(biāo)識(shí)源個(gè)數(shù)為4,即步驟103中的Π = 4時(shí)，61、62、63、64、65、66、67、68采用公式 (1) 進(jìn)行計(jì)算：
[0064]
通過(guò)步驟103和步驟106確定。
[0065] (II)當(dāng)標(biāo)識(shí)源個(gè)數(shù)大于4,即步驟三中的Π>4時(shí)，61、62、63、64、65、66、67、68采用公式 (2) 進(jìn)行計(jì)算：
[0067]
通過(guò)步驟103和步驟106確定，在后續(xù)計(jì)算中，只用到61、63、64、66、67這五個(gè)量。
[0068] 步驟108:計(jì)算標(biāo)識(shí)源坐標(biāo)系0u-XuYuZ u至像機(jī)坐標(biāo)系0c-XcYcZc的平移向量[T x Ty Τζ]τ，計(jì)算公式如下：
[0072] 其中，ei、e3、e4、e6、e7由步驟106確定，0\4幾$由步驟102確定。
[0073] 步驟109:計(jì)算船體坐標(biāo)系0b-XbYbZ b和標(biāo)識(shí)源坐標(biāo)系0u-XuYuZu的歐拉角 (:(9，免) 7，.計(jì)算公式如下：
[0077] 其中，1~1、打、打、^5、『6通過(guò)以下公式確定：
[0084] 步驟110:計(jì)算離靠泊作業(yè)參數(shù)，包括入泊角β、船艏與岸線距離Lb、船艉與岸線距 離Ls、船艏相對(duì)于岸線的橫向速度VB、船艉相對(duì)于岸線的橫向速度Vs，計(jì)算公式如下：
[0085] β = φ (15)
[0086] Lb = Tx cosp+Ty sinpsin5+Tz sinpcos5-Lc sinP (16)
[0087] Ls = Lb+L sinP (17)
[0088] Vb = Lb (18)
[0089] Vs =LS (19)
[0090] 其中，L和Lc由步驟四確定，p和δ由步驟五確定，Tx、Ty、T z由步驟八確定，由步驟 109確定。
[0091] 步驟111:通過(guò)步驟101至步驟110完成第一次離靠泊作業(yè)參數(shù)計(jì)算后，判斷是否結(jié) 束離靠泊作業(yè)（當(dāng)船艏與岸線距離、船艉與岸線距離均為零時(shí)，結(jié)束離靠泊作業(yè)），如果否， 返回到步驟105進(jìn)行后續(xù)時(shí)刻離靠泊作業(yè)參數(shù)計(jì)算;如果是，則結(jié)束計(jì)算。
[0092] 為了便于理解本發(fā)明實(shí)施例所述方法，以下將以一具體實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。
[0093] 如圖2所示，圖2為本實(shí)例中離靠泊作業(yè)場(chǎng)景的示意圖，像機(jī)1安裝在船的右舷，其 拍攝角度通過(guò)旋轉(zhuǎn)云臺(tái)調(diào)整，像機(jī)1每隔1秒對(duì)岸上標(biāo)識(shí)進(jìn)行一次成像，離靠泊作業(yè)參數(shù)的 更新頻率為1Hz，船從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始實(shí)施右舷靠泊，初始時(shí)刻船艏參考點(diǎn)2與岸線距離為 16.2米，船艉參考點(diǎn)3與岸線距離為29.3米。
[0094] 基于圖2所示場(chǎng)景，進(jìn)行離靠泊作業(yè)的過(guò)程具體可以包括：
[0095] 步驟一、建立船體坐標(biāo)系Ob-XbYbZb、圖像坐標(biāo)系I-XY、像機(jī)坐標(biāo)系0c-X cYcZc和標(biāo)識(shí) 源坐標(biāo)系〇u-XuY uZu。各坐標(biāo)系的定義如下：
[0096] 船體坐標(biāo)系Ob-XbYbZb:原點(diǎn)0b位于船體質(zhì)心，Xb軸指向船舶的右舷，Yb軸指向船艏， Zb軸垂直于甲板平面向上，與Xb軸和Yb軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。
[0097] 圖像坐標(biāo)系I-XY:原點(diǎn)I位于圖像的左上角點(diǎn)，X軸沿水平方向指向右，Y軸沿豎直 方向指向下。
[0098]像機(jī)坐標(biāo)系0c-XcYcZc:原點(diǎn)0。位于像機(jī)光心，X。軸和Y c軸分別與圖像坐標(biāo)系的X軸 和Y軸平行，Z。軸沿像機(jī)光軸，與平面圖像垂直。
[0099] 標(biāo)識(shí)源坐標(biāo)系0u-XuYuZu:原點(diǎn)0 U位于泊位參考點(diǎn)，Xu軸垂直于碼頭前沿線，與靠泊 方向一致，Zu垂直于碼頭地面向上，Y u通過(guò)右手坐標(biāo)系確定。
[0100] 步驟二、根據(jù)步驟一關(guān)于圖像坐標(biāo)系I-XY和像機(jī)坐標(biāo)系0。^。2。的定義，通過(guò)像 機(jī)標(biāo)定獲取圖像主點(diǎn)(Cx，Cy )、橫向等效焦距Fx、縱向等效焦距Fy。
[0101] 其中，Cx、Cy、Fx和F y均為正實(shí)數(shù)。
[0102] 在本實(shí)施例中，Cx和Cy均為300像素，F(xiàn)x和F y均為200像素。
[0103]步驟三、根據(jù)步驟一關(guān)于標(biāo)識(shí)源坐標(biāo)系0u-XuYuZ u的定義，獲得0u-YuZu平面內(nèi)各個(gè) #KPi(i = l，2,3，...，n；^*#(0yiZi)T。
[0104] 其中，η為標(biāo)識(shí)個(gè)數(shù)，為正整數(shù)且不小于4;yi、Zl(i = l，2,3,. . .，n)為正實(shí)數(shù)。
[0105] 在本實(shí)施例中，11 = 4;71 = 2米，21 = 1米;72 = 3米，22 = 6米;73 = 6米，23 = 5米;74 = 7 米，Z4=2米。
[0106] 步驟四、測(cè)量船艏參考點(diǎn)2與船艉參考點(diǎn)3的距離L，以及像機(jī)安裝位置與船艏參考 點(diǎn)1的距離L。。
[0107] 其中，L和Lc均為正實(shí)數(shù)。
[0108] 在本實(shí)施例中，L=150米，Lc = 50米。
[0109] 步驟五、獲取像機(jī)對(duì)岸上標(biāo)識(shí)成像時(shí)刻的像機(jī)航向角P與俯仰角δ。
[0110] 其中，Ρ表示像機(jī)光軸與北向的夾角，取值為〇<p<2jt，當(dāng)光軸與北向重合時(shí)為〇，
順時(shí)針旋轉(zhuǎn)逐漸增大;S表示像機(jī)光軸與水平面的夾角
[0111] 在本實(shí)施例中，Ρ = 85°，δ = 〇。
[0112] 步驟六、對(duì)各個(gè)標(biāo)識(shí). . .，η)在圖像中的像點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行提取，記為 ν?)/ (/ = 1,2,3,.·.,?)
[0113] 其中，馬和負(fù)均為正實(shí)數(shù)。
[0114] 在本實(shí)施例中，忑=2660像素，另=1480像素：^=2640像素，丸=1380像素： 與= 258〇像素，艿=14〇〇像素；i4=256〇像素，丸=1 46〇像素。
[0115] 步驟七、對(duì)位姿中間變量ei、e2、e3、e 4、e5、e6、e7、e8進(jìn)行計(jì)算，分如下兩種情況：
[0116] (I)當(dāng)標(biāo)識(shí)源個(gè)數(shù)為4，即步驟三中的η = 4時(shí)：
[0118]
通過(guò)步驟三和步驟六確定。
[0119] (II)當(dāng)標(biāo)識(shí)源個(gè)數(shù)大于4,即步驟三中的n>4時(shí)：
[0121]
通過(guò)步驟三S6和步驟六S9確定。
[0122] 在本實(shí)例中，采用（I)的方法進(jìn)行計(jì)算，ei = -20、Θ2 = 0、Θ3 = 2700、Θ4 = 0、Θ5 = -20、 e6= 1500、e7 = 0、e8 = 0〇
[0123] 步驟八、計(jì)算標(biāo)識(shí)源坐標(biāo)系0u-XuYuZ u至像機(jī)坐標(biāo)系0c-XcYcZc的平移向量[T x Ty Tz ]τ，計(jì)算公式如下：
[0127] 其中，ei、e3、e4、e6、e7由步驟六確定，(^、0丫、？\、？丫由步驟二確定。
[0128] 在本實(shí)例中，通過(guò)式(22)-式(24)計(jì)算得Tx=120米，Ty = 60米，Tz = 10米。
[0129] 步驟九、計(jì)算船體坐標(biāo)系Ob-XbYbZb和標(biāo)識(shí)源坐標(biāo)系0u-XuY uZu的歐拉角（A r #，計(jì) 算公式如下：
[0130] Θ = sin_1[ (r6sin5+r2C0s5)cosp-r4sinp] (25)

[0140] 在本實(shí)施例中，通過(guò)式(25)-式(33)計(jì)算得θ = 〇, γ =0,供=5°。
[0141]步驟十、計(jì)算離靠泊作業(yè)參數(shù)，包括入泊角β、船艏與岸線距離Lb、船艉與岸線距離 Ls、船艏相對(duì)于岸線的橫向速度VB、船艉相對(duì)于岸線的橫向速度Vs，計(jì)算公式如下：
[0142] β = φ (3:4)
[0143] Lb = Tx cosp+Ty sinpsin5+Tz sinpcos5-Lc sinP (35)
[0144] Ls = LB+LsinP (36)
[0145] (37)
[0146] Vs =4 (3:8)
[0147] 其中，I^PLC由步驟四確定，p和δ由步驟五確定，Tx、T y、Tz由步驟八確定，口由步驟 九確定。
[0148] 在本實(shí)施例中，經(jīng)式（34)-式（38)計(jì)算得β = 5°，Lb=16.06米，Ls = 29.14米，Vb = 0.14米/秒，Vs = 0.16米/秒。
[0149] 步驟十一、通過(guò)步驟一至步驟十完成第一次離靠泊作業(yè)參數(shù)計(jì)算后，判斷是否結(jié) 束離靠泊作業(yè)，如果否，返回到步驟五進(jìn)行后續(xù)時(shí)刻離靠泊作業(yè)參數(shù)計(jì)算;如果是，則結(jié)束 計(jì)算。
[0150] 綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于機(jī)器視覺(jué)的離靠泊作業(yè)參數(shù)計(jì)算方法， 一是考慮了離靠泊作業(yè)參數(shù)與像機(jī)航向角及俯仰角的耦合關(guān)系，允許離靠泊作業(yè)過(guò)程中手 動(dòng)或自動(dòng)調(diào)整像機(jī)角度，保證岸上標(biāo)識(shí)能夠在有限的像機(jī)視場(chǎng)范圍內(nèi)成像，放寬了對(duì)像機(jī) 視場(chǎng)、船岸位姿關(guān)系的約束，提高了離靠泊參數(shù)解算精度;二是給出了基于四個(gè)及四個(gè)以上 共面標(biāo)識(shí)源的離靠泊作業(yè)參數(shù)計(jì)算方法，計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，運(yùn)算量小，減小了實(shí)時(shí)運(yùn)算對(duì)計(jì)算 機(jī)資源的要求。
[0151] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法的全部或部分流程，可以通過(guò)計(jì) 算機(jī)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，所述的程序可存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中。其中，所 述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)為磁盤(pán)、光盤(pán)、只讀存儲(chǔ)記憶體或隨機(jī)存儲(chǔ)記憶體等。
[0152] 雖然已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)當(dāng)理解在不超出由所附的權(quán)利要求 所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變、替代和變換。而且，本申請(qǐng)的范 圍不僅限于說(shuō)明書(shū)所描述的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法和步驟的具體實(shí)施例。本領(lǐng)域內(nèi)的普通 技術(shù)人員從本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容將容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以使用執(zhí)行與在此所述的相應(yīng)實(shí) 施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來(lái)要被開(kāi)發(fā)的過(guò)程、設(shè)備、 手段、方法或者步驟。因此，所附的權(quán)利要求旨在它們的范圍內(nèi)包括這樣的過(guò)程、設(shè)備、手 段、方法或者步驟。
[0153] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于機(jī)器視覺(jué)的離靠泊作業(yè)參數(shù)計(jì)算方法，其特征在于，包括： 預(yù)先建立船體坐標(biāo)系Ob-XbYbZb、圖像坐標(biāo)系I-XY、像機(jī)坐標(biāo)系Oe-XeYeZ。和標(biāo)識(shí)源坐標(biāo)系 0u~XuYuZu ； 測(cè)量船臘參考點(diǎn)與船艇參考點(diǎn)的距離L，W及像機(jī)安裝位置與船臘參考點(diǎn)的距離Lc; 獲取像機(jī)對(duì)岸上標(biāo)識(shí)成像時(shí)刻的像機(jī)航向角P與俯仰角δ; 計(jì)算標(biāo)識(shí)源坐標(biāo)系Ou-XuYuZu至像機(jī)坐標(biāo)系Oc-XcYcZc的平移向量[Τχ Ty Τζ ]Τ; 計(jì)算船體坐標(biāo)系Ob-XbYbZb和標(biāo)識(shí)源坐標(biāo)系Ou-XuYuZu的歐拉角(0 r ; 根據(jù)上述參數(shù)計(jì)算離靠泊作業(yè)參數(shù)，判斷是否結(jié)束離靠泊作業(yè)，如果否，重新獲取像機(jī) 對(duì)岸上標(biāo)識(shí)成像時(shí)刻的像機(jī)航向角P與俯仰角δ，再次進(jìn)行離靠泊作業(yè)參數(shù)計(jì)算，直到離靠 泊作業(yè)結(jié)束;如果是，則結(jié)束計(jì)算。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述離靠泊作業(yè)參數(shù)包括： 入泊角0、船臘與岸線距離Lb、船艇與岸線距離Ls、船臘相對(duì)于岸線的橫向速度Vb、船艇 相對(duì)于岸線的橫向速度Vs。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)如下公式計(jì)算離靠泊作業(yè)參數(shù)： β =取 LB = TxC〇sp+Tysinpsin5+Tzsinpcos5-Lcsi 址 Ls = LB+Lsi 址 !'ν = 4-。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，計(jì)算標(biāo)識(shí)源坐標(biāo)系Ou-XuYuZu至像機(jī)坐標(biāo)系 Oc-XcYcZc的平移向量化Ty Τζ]τ的過(guò)程具體包括： 根據(jù)圖像坐標(biāo)系Ι-ΧΥ和像機(jī)坐標(biāo)系Oc-XcYcZc的定義，通過(guò)像機(jī)標(biāo)定獲取圖像主點(diǎn)（Cx， Cy)、橫向等效焦距Fx、縱向等效焦距Fy; 計(jì)算位姿中間變量ei、Θ3、64、es、Θ7; 根據(jù)圖像主點(diǎn)（Cx，Cy)、橫向等效焦距Fx、縱向等效焦距FyW及位姿中間變量，計(jì)算計(jì)算 標(biāo)識(shí)源坐標(biāo)系Ou-XuYuZu至像機(jī)坐標(biāo)系Oc-XcYcZc的平移向量[Τχ Ty Τζ]τ。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，計(jì)算船體坐標(biāo)系化-XbYbZb和標(biāo)識(shí)源坐標(biāo)系 Ou-XuYuZu的歐拉角(巧/分的過(guò)程具體包括：其中，1'1心、0心、1'日、1'述過(guò)從下公式確定： η = θ7Τζ r2 = esTz
【文檔編號(hào)】G06Q50/30GK106097235SQ201610424345
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日 公開(kāi)號(hào)201610424345.9, CN 106097235 A, CN 106097235A, CN 201610424345, CN-A-106097235, CN106097235 A, CN106097235A, CN201610424345, CN201610424345.9
【發(fā)明人】王清哲, 趙甲文, 王宇, 王玉璽, 白曉勇
【申請(qǐng)人】中國(guó)船舶工業(yè)系統(tǒng)工程研究院