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申请/专利权人：天津水运工程勘察设计院有限公司;交通运输部天津水运工程科学研究所

摘要：本发明提出了一种基于双目视觉靶标自识别跟踪的海上导管架施工定位方法。该方法通过准备左、右相机并建立相机坐标系，固定N个定位靶标到导管架上，确定靶标在导管架坐标系中的位置偏移量。在施工船上设置GNSS定位定向仪和全站仪，计算船体坐标系到大地坐标系的旋转矩阵和平移矩阵。利用自定义靶标识别检测算法结合Staple算法，实时检测、跟踪导管架上的N个定位靶标，使用最小二乘法实时计算靶标在船体坐标系下的三维信息，并转化到大地坐标系。根据N个定位靶标的三维信息和位置偏移量，计算得到导管架的位置和艏向数据。该方法实现了定位自动化、精准度高、工作效率提高和安全风险降低的效果。

主权项：1.一种基于双目视觉靶标自识别跟踪的海上导管架施工定位方法，其特征在于包括以下步骤：S1、准备左、右相机并获取左、右相机的内参数，分别建立左、右相机坐标系；S2、建立导管架坐标系，将N个定位靶标固定到导管架上，确定每个定位靶标在导管架坐标系中的位置偏移量；S3、建立船体坐标系，在施工船上设置GNSS定位定向仪和全站仪，确定GNSS定位定向仪和全站仪在船体坐标系中的位置偏移量及艏向偏移量，将左、右相机固定安装于施工船靠近导管架就位位置一侧，相机距离导管架30-50m，左、右相机的视场夹角为70°-110°；S4、在左、右相机前方的公共视角内布置一个移动靶标，分别拍摄N次移动靶标在不同位置的图像，利用全站仪记录下所述移动靶标在船体坐标系下的三维信息，得到船体坐标系到左、右相机坐标系的旋转矩阵和平移矩阵；S5、利用自定义靶标识别检测算法，提取位于导管架上的定位靶标在左、右相机之中的像素信息；并使用Staple算法实时跟踪定位靶标；S6、使用最小二乘法，实时计算定位靶标在施工船的船体坐标系下的三维信息；S7、将定位靶标在船体坐标系中的三维信息转化为大地坐标系中的三维信息:实时获取GNSS定位定向仪的两个定位天线帽GNSS1和GNSS2在大地坐标系中的三维信息，同时代入GNSS定位定向仪在船体坐标系中的偏移量，通过布尔莎公式进行平移和旋转，将定位靶标的黑白角点中心点在船体坐标系下的三维信息修正到大地坐标系；布尔莎公式表示为： ，进一步表示： ，其中，是已知可进行求解的，为船体坐标系到大地坐标系的平移矩阵，为船体坐标系到大地坐标系的旋转角；采用最小二乘法实时求解得到船体坐标系到大地坐标系的平移矩阵与旋转角，得到船体坐标系之中的定位靶标在大地坐标系中的实时坐标数据；S8、根据定位靶标的三维信息、位置偏移量，得到导管架的实时大地坐标和艏向。

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