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文檔簡介
1、隨著對海洋資源的進一步開發(fā)和利用,海洋船舶的協(xié)同作業(yè)需求越來越迫切。在海洋協(xié)同作業(yè)中,例如:海洋平臺建筑、海上鋪纜,需要實現(xiàn)對船與船之間的位置控制,以保證其安全距離和協(xié)同作業(yè)的最佳相對位置,對目標船的跟蹤及與目標船間相對位置的測算是首先要解決的問題。本文通過采用雙目視覺技術(shù)實時跟蹤目標船只并給出目標的三維坐標,從而為控制部分提供精確的位置傳感信息。
本文的主要工作如下:
1.首先介紹了視覺測量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,并通過各
2、種測量技術(shù)的對比論證了視覺技術(shù)在船舶測量領(lǐng)域的可行性和應(yīng)用前景。
2.研究了立體視覺和雙目測距的相關(guān)理論,雙目測距算法可根據(jù)攝像機的擺放位置不同分為雙目光軸匯聚模式和雙目光軸平行模式,通過對比并結(jié)合實際實驗平臺最終采用了計算簡單,易于實現(xiàn)的雙目光軸平行模式的測距方法。
3.對目前主流攝像機標定方法進行了研究分析,其中張氏標定法是一種十分成熟并且得到廣泛應(yīng)用的方法,它在標定方法的靈活性以及準確性方面都作出了較大突破,鑒
3、于此本文采用張氏標定法完成雙目攝像機進行標定。首先采用基于OpenCV的標定程序?qū)﹄p目攝像機進行了標定,但是標定結(jié)果并不穩(wěn)定,最后采用基于Halcon軟件的標定程序獲得了相對穩(wěn)定的標定結(jié)果。
4.對薩里大學(xué)Zdenek Kalal的TLD(Trackiong-Learning-Detection)跟蹤算法進行了深入學(xué)習(xí)和研究,該方法將跟蹤、檢測、學(xué)習(xí)三部分相結(jié)合,具有實時性好,魯棒性強,可以實現(xiàn)長時跟蹤等優(yōu)點。因此本文在船舶跟
4、蹤定位系統(tǒng)的跟蹤模塊采用該算法對目標物進行跟蹤,并針對具體應(yīng)用對該算法進行了相關(guān)測試,該算法對目標高速運動、小角度旋轉(zhuǎn)、出現(xiàn)部分遮擋有較強的免疫力,其中當(dāng)目標旋轉(zhuǎn)角度較大時,算法的穩(wěn)定性會變差。
5.在立體匹配模塊采用準確性高,適應(yīng)性好的NCC匹配算法,但是該算法在傳統(tǒng)應(yīng)用中由于計算量大,從而導(dǎo)致匹配效率低。本文將跟蹤模塊與匹配模塊相結(jié)合,跟蹤模塊為匹配模塊提供約束條件,具體設(shè)計為:跟蹤模塊以目標窗口的形式給出跟蹤結(jié)果,即匹配
5、模塊在跟蹤結(jié)果中進行左右目匹配,同時匹配的對象——角點已提前獲取,數(shù)量設(shè)定在一定范圍之內(nèi),該設(shè)計使NCC算法計算量大大降低,提高了匹配的實時性和準確性。
6.最后,基于Matlab R2010b,VC++6.0和OpenCV1.0開發(fā)了船舶跟蹤定位系統(tǒng),通過實驗證明,船舶跟蹤定位系統(tǒng)的研究具有可行性,相比雷達、GPS,超聲波、紅外、激光等測距方法而言,本系統(tǒng)可同時完成動態(tài)目標跟蹤和定位并能提供三維圖像的豐富信息,具有很強推廣應(yīng)
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