基于红外全景环视融合的无人艇自动锚泊系统及其工作方法技术方案

一种基于红外全景环视融合的无人艇自动锚泊系统，包括无人艇中央集控系统和岸基控制系统。采用四个安装在无人艇四周的红外与可见光双通道监控摄像机获取无人艇四周的景物信息，并利用均匀搜索风模型融合可见光和红外图像，最终将四个方向的融合结果拼接在一起，构成平铺展开的红外全景图像。最后，无人艇中央集控系统将无人艇位置、运动轨迹信息、融合全景图像及障碍物信息，传递给岸基控制系统。由操作人员判断无人艇锚泊地点、校正无人艇运动轨迹。本发明专利技术能够实现基于光强信息的广阔红外及可见光视角监控，为监控无人艇周围环境提供了方便，同时弥补了无人艇在夜间锚泊的局限性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动控制领域，尤其涉及一种基于红外全景环视融合的无人艇自动锚泊系统及基于均匀搜索风模型的红外/可见光融合方法。
技术介绍
随着经济和社会的发展，无人艇技术运用在军事产业的诸多方面，然而视觉信息是实现环境感知与监控、系统智能的主要技术手段，与传统视觉环境感知系统视场较小不同，全景视觉能够实现水平方向360度，垂直方向240度范围内的大视场监控，其广阔的视角为监控周围环境提供了方便，同时可见光传感器与红外线传感器的双重结合，弥补了无人艇在时间上的局限性。因此，实有必要提供一种基于红外全景环视融合的无人艇自动锚泊系统及基于均匀搜索风模型的红外/可见光融合方法
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的一个方面提供一种基于红外全景环视融合的无人艇自动锚泊系统，包括无人艇中央集控系统和岸基控制系统；所述无人艇中央集控系统由光强传感模块、表面流速传感器、无线信号收发器、红外与可见光双通道监控摄像机、图像融合及拼接处理模块、避障模块、锚泊模块、存储模块、电源及GPS模块组成；所述的岸基控制系统由无线信号收发器、显示模块、报警模块组成。进一步地，所述光强传感模块安装于无人艇艇身的前、后、左、右，通过计算四个方向感知的光强数据，采用加权方法，融合不同位置的光强传感模块的状态信息，获得无人艇环视融合信号。进一步地，采用四个安装在无人艇四周的红外与可见光双通道监控摄像机获取无人艇四周的景物信息，并利用均匀搜索风模型融合可见光和红外图像，最终将四个方向的融合结果拼接在一起，构成平铺展开的红外全景图像。进一步地，基于红外全景环视融合的无人艇自动锚泊系统的工作方法包括：所述光强传感器模块通过计算四个方向感知的光强数据，采用加权策略，比较不同时刻、不同位置光强传感模块的状态信息，获得无人艇环视融合信号。所述图像融合及拼接处理模块根据光强传感器信息，判断是否启动红外监控功能。若启动红外监控功能则调用图像融合及拼接处理模块，利用均匀搜索风模型融合可见光和红外图像，最终将四个方向的融合结果拼接在一起，构成平铺展开的红外全景图像。若不需要启动红外监控功能，则只调用拼接处理模块，将无人艇周围的可见光图像进行拼接处理，获得可见光全景图像。进一步地，所述避障模块是无人艇集控系统通过提取融合全景图像的HOG-CHT组合特征特征，基于障碍物数据库，分析障碍物类型。若有则将信息反馈至岸基控制系统，供操作人员修改锚泊指令。若没有，则继续航行，直到到达指定地点，实现锚泊。与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：本专利技术基于红外全景环视融合的无人艇自动锚泊系统能够实现基于光强信息的广阔红外及可见光视角监控，为监控周围环境提供了方便，同时弥补了无人艇在夜间锚泊的局限性。附图说明图1是本专利技术基于红外全景环视融合的无人艇自动锚泊系统；图2是本专利技术基于全景环视融合的无人艇自动锚泊方法；图3是本专利技术HOG-CHT特征的提取过程。具体实施方式一种基于红外全景环视融合的无人艇自动锚泊系统，包括无人艇中央集控系统和岸基控制系统。所述无人艇中央集控系统由至少四个红外及可见光双通道摄像机、光强传感模块、表面流速传感器、无线信号收发器、图像融合及拼接处理模块、避障模块、锚泊模块、存储模块、电源及GPS模块组成。无人艇中央集控系统根据GPS模块根据捕获到的卫星信号，根据定位解算法计算并存储用户所在地理位置的经纬度、深度及无人艇的运动轨迹；同时表面流速传感器获取的海洋流速、流向信息，采用混沌最小二乘支持向量机(Chaos-LSSVM)算法预测下一时刻无人艇的运动方向。所述光强传感器模块通过计算四个方向感知的光强数据，采用加权策略，比较不同时刻、不同位置光强传感模块的状态信息，获得无人艇环视融合信号。所述红外及可见光双通道摄像机针对白天、夜晚等不同照明情况下对无人艇四周环境进行图像采集；根据安装于无人艇四周的光强传感模块获取环境光强融合信息，判断是否启动红外摄像功能。当光强融合信息低于预定阈值时，红外摄像功能开始工作。此时，图像融合及拼接处理模块开始运作。假定Li(n)为各方向获取的光强信息，其中n代表时刻，i代表四个方向的光强传感模块。则基于光强的无人艇环视融合信号Light(n)为 L i g h t ( n ) = Σ i = 1 4 ( max L i ( n ) - L i ( n ) ‾ ) 2 Σ i = 1 4 max L i ( n ) - - - ( 1 ) ]]>其中，maxLi(n)为某一时刻，某个方向的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于红外全景环视融合的无人艇自动锚泊系统，其特征在于：包括无人艇中央集控系统和岸基控制系统；所述无人艇中央集控系统包括光强传感模块、表面流速传感器、无线信号收发器、红外与可见光双通道监控摄像机、图像融合及拼接处理模块、避障模块、锚泊模块、存储模块、电源及GPS模块；所述的岸基控制系统包括无线信号收发器、显示模块、报警模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于红外全景环视融合的无人艇自动锚泊系统，其特征在于：包括无人
艇中央集控系统和岸基控制系统；所述无人艇中央集控系统包括光强传感模
块、表面流速传感器、无线信号收发器、红外与可见光双通道监控摄像机、
图像融合及拼接处理模块、避障模块、锚泊模块、存储模块、电源及GPS模
块；所述的岸基控制系统包括无线信号收发器、显示模块、报警模块。
2.根据权利要求1所述的基于红外全景环视融合的无人艇自动锚泊系统，其特
征在于：所述光强传感模块安装于无人艇艇身的前、后、左、右，通过计算
四个方向感知的光强数据，采用加权方法，融合不同位置的光强传感模块的
状态信息，获得无人艇环视融合信号。
3.根据权利要求1所述的基于红外全景环视融合的无人艇自动锚泊系统，其特
征在于采用四个安装在无人艇四周的红外与可见光双通道监控摄像机获取无
人艇四周的景物信息，并利用均匀搜索风模型融合可见光和红外图像，最终
将四个方向的融合结果拼接在一起，构成平铺展开的红外全景图像。
4.根据权利要求3所述的基于红外全景环视融合的无人艇自动锚泊系统的工作
方法，其特征在于：所述工作方法包括：
所述光强传感器模块通过计算四个方向感知的光强数据，采用加权策略，
比较不同时刻、不同位置光强传感模块的状态信息，获得无人艇环视融合信
号；所述图像融合及拼接处理模块根据光强传感器信息，判断是否启动红外
监控功能；若启动红外监控功能则调用图像融合及拼接处理模块，利用均匀
搜索风模型融合可见光和红外图像，最终将四个方向的融合结果拼接在一起，
构成平铺展开的红外全景图像；若不需要启动红外监控功能，则只调用拼接
处理模块，将无人艇周围的可见光图像进行拼接处理，获得可见光全景图像；
所述避障模块是无人艇集控系统通过提取融合全景图像的HOG-CHT组
合特征特征，基于障碍物数据库，分析障碍物类型；若有则将信息反馈至岸
基控制系统，供操作人员修改锚泊指令；若没有，则继续航行，直到到达指
定地点，实现锚泊；
所述无人艇中央集控系统将无人艇位置、运动轨迹信息、全景图像及障
碍物类型，传递给岸基控制系统；当所述岸基控制系统接收到这些信息后，
由操作人员实时校正无人艇运动方向。
5.根据权利要求4所述的基于红外全景环视融合的无人艇自动锚泊系统的工作
方法，其特征在于：基于加权策略的光强信息融合方法；该方法工作过程如
下：
假定Li(n)为各方向获取的光强信息，其中n代表时刻，i代表四个方向的光

\t强传感模块；则基于光强的无人艇环视融合信号Light(n)为
L i g h t ( n ) = Σ i = 1 4 ( max L ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李垣江，黄亚萍，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32