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申请/专利权人：西北工业大学

摘要：本发明涉及一种实现水下集群内个体之间视觉感知的方法，通过视觉对目标进行位置关系检测和速度方向检测的方法，用于水下集群中通过视觉对个体进行信息检测。首先通过传统视觉方法对特定布局下的LED信号源进行识别，包括不同颜色的LED以及垂直布局的一对LED灯。再通过使用小孔成像原理对LED灯进行垂直平面距离的测量，水平和垂直方向的视角差，进而计算出相对于观测个体的三维位置坐标。最后，针对BlueROV在水下运动的特性，即BlueROV只有偏航角度的变化，设计了一种检测BlueROV速度方向的算法，该算法同时也需要BlueROV身上布置相应的LED信号源，进而得到观测个体与目标个体的速度方向之间的夹角。

主权项：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＝DY＝DtanαZ＝Dtanβ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＝∑Xi,∑Yi,∑Zi4其中，Xi、Yi、Zi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：Ddiff＝Db-Dr5其中，Dr为红色LED灯的垂直平面距离，Db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：Hdiff＝Dbtanα1-Drtanα26最后计算得到观测个体与目标个体的速度方向角度差：

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