一种水天线检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种水天线检测方法及装置，基于第一相机和第二相机在同一时刻拍摄目标水域得到的图像，获得目标水域的水平面在预设三维坐标系中的空间位置，进而，利用水平面的空间位置，获取水平面在图像中的投影线，并将该投影线确定为目标水域的水天线。本公开实施例公开的检测方法和装置，在目标水域的水面颜色纹理发生变化，或光照发生变化时，能够准确地检测到水天线。并且，在拍摄的图像中不存在真正的水天线，或者水天线被遮挡时，也能够正确地检测到水天线在图像中的位置，有效提高检测方法及检测装置的适应性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理
，特别是涉及一种水天线检测方法及装置。
技术介绍
水天线是照相机或摄像机对水域进行拍摄得到的图像中水与天的分界线，对指导船舶安全航行具有重要意义。例如，水面图像中的水天线能够检测位于水面图像范围内的水面上的障碍物，并且，根据水天线在水面图像中的位置以及障碍物在水面图像中的位置，计算得到障碍物在空间坐标系中的三维坐标，以预警船舶提前避让。目前，现有的水天线检测手段主要是基于单目图像进行水天线检测，其检测方法为：利用摄像机采集的水面图像中每个像素点的像素特征，对水面图像进行边缘提取，以提取出水面图像中存在物体的边缘线，然后，利用最小二乘法等拟合算法对提取出的边缘线进行直线拟合，得到至少一条拟合直线，最后，在至少一条拟合直线中确定一条拟合直线作为水天线。但是实际应用中，当船舶航行在狭窄水域、摄像机的拍摄视野并不开阔时，或者，当远处的水天线被障碍物遮挡时，又或者，当船舶的远处都是陆地，摄像机采集的水面图像中可能并不存在真正的水天线时，利用现有水天线的检测方法无法准确、有效地检测到水天线；另外，当水面被雾笼罩时，现有水天线的检测方法会因为水天交汇处图像的对比度过低而导致检测失败，并且，在光照变化较大或水面颜色变化较大时，现有水天线的检测方法也无法准确地检测出水天线。
技术实现思路
本专利技术实施例中提供了一种水天线检测方法及装置，以解决现有水天线的检测方法无法正确、准确地检测出水天线问题。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例公开了如下技术方案：一种水天线检测方法，所述方法包括：分别获取间隔预设距离的第一相机和第二相机在同一时刻拍摄目标水域得到的图像，其中，所述第一相机拍摄的图像为第一图像，第二相机拍摄的图像为第二图像；对所述第一图像和所述第二图像中的像素点进行立体匹配，得到所述第一图像中每一个像素点的视差值；根据所述第一图像中每个像素点的图像坐标，以及，所述第一图像中每一个像素点的视差值，确定所述第一图像中每个像素点在所述预设三维坐标系中的三维坐标；利用所述第一图像中多个像素点在所述预设三维坐标系中的三维坐标，确定所述目标水域的水平面在所述预设三维坐标系中的空间位置；根据所述水平面在所述预设三维坐标系中的空间位置，获得所述水平面在所述第一图像中的投影线，并将所述投影线确定为所述目标水域在所述第一图像中的水天线。可选地，所述对所述第一图像和所述第二图像中的像素点进行立体匹配，得到所述第一图像中每一个像素点的视差值，包括：针对所述第一图像中的每一个像素点，确定所述像素点所在的行，在所述第二图像的相同行中查找与所述像素点相似性最大的像素点，作为所述第二图像中与所述像素点相对应的对应像素点；计算所述像素点在所述第一图像中的列数与所述对应像素点在所述第二图像中的列数之差，作为所述像素点的视差值。可选地，所述方法还包括：在第一次获取所述第一相机和所述第二相机拍摄得到的图像之前，对所述第一相机和所述第二相机进行标定；根据标定结果分别获得所述第一相机的光心在所述第一图像中投影的图像坐标，以及，所述第一相机与所述第二相机之间的所述预设距离；利用所述第一相机的光心在所述第一图像中投影的图像坐标，以及，所述第一相机与所述第二相机之间的所述预设距离，建立所述第一相机的光心坐标系，并作为所述预设三维坐标系。可选地，所述根据所述第一图像中每个像素点的图像坐标，以及，所述第一图像中每一个像素点的视差值，确定所述第一图像中每个像素点在所述预设三维坐标系中的三维坐标，包括：针对所述第一图像中的每一个像素点，采用以下公式计算所述像素点在预设三维坐标系中的三维坐标：其中，(u1,v1)为所述像素点在所述第一图像中的图像坐标，(u0,v0)是所述第一相机的光心在所述第一图像中投影的图像坐标，b为所述第一相机与所述第二相机之间的所述预设距离，f为所述第一相机的预设焦距，d为所述像素点相对于所述第二图像中对应像素点的视差值。可选地，所述利用所述第一图像中多个像素点在预设三维坐标系中的三维坐标，确定所述目标水域的水平面在所述预设三维坐标系中的空间位置，包括：在所述第一图像中选取多个像素点作为采样点，所有所述采样点组成一个样本集；监测参考值的数量；将所述参考值的数量与预设参考值数量进行比较；当所述参考值的数量小于预设参考值数量时，在所述样本集中随机选取预设采样点数量个所述采样点，并利用选取的预设采样点数量个采样点在所述预设三维坐标系中的三维坐标，计算包括所述预设采样点数量个采样点的目标平面在所述预设三维坐标系中的空间位置；计算所述样本集中每一个所述采样点与所述目标平面之间的距离，并计算所有所述距离的中值，将所述中值作为一个所述参考值，在所述参考值的数量上增加1，作为下一次监测得到的参考值的数量；当所述参考值的数量等于预设参考值数量时，在所述预设参考值数量个所述参考值中，选取数值最小的参考值，并将所述数值最小的参考值对应的所述目标平面在所述预设三维坐标系中的空间位置，作为所述水平面在所述预设三维坐标系中的空间位置。可选地，所述方法还包括：查找所述样本集中的目标采样点，所述目标采样点与所述水平面在所述预设三维坐标系中的空间位置之间的距离小于预设阈值；去除所述样本集中除所述目标采样点之外的采样点，并利用仅包括所述目标采样点的样本集重新获取所述水平面在所述预设三维坐标系中的空间位置。可选地，所述根据所述水平面在所述预设三维坐标系中的空间位置，获得所述水平面在所述第一图像中的投影线，包括：获取所述第一相机的光心在所述预设三维坐标系中的空间位置；利用所述第一相机的光心在所述预设三维坐标系中的空间位置，以及，所述水平面在所述预设三维坐标系中的空间位置，计算包含所述第一相机的光心且与所述水平面平行的光心平面在所述预设三维坐标系中的空间位置；利用所述光心平面在所述预设三维坐标系中的空间位置，以及所述第一相机的光心在所述第一图像中投影的图像坐标，计算得到所述光心平面在所述第一图像中的投影线，将所述光心平面在所述第一图像中的投影线确定为所述水平面在所述第一图像中的投影线。可选地，所述方法还包括：在获取所述第一图像以及所述第二图像之后，对所述第一图像和所述第二图像进行降噪处理。一种水天线检测装置，所述装置包括：图像获取单元，用于分别获取间隔预设距离的第一相机和第二相机在同一时刻拍摄目标水域得到的图像，其中，所述第一相机拍摄的图像为第一图像，第二相机拍摄的图像为第二图像；视差值获取单元，用于对所述第一图像和所述第二图像中的像素点进行立体匹配，得到所述第一图像中每一个像素点的视差值；像素点坐标确定单元，用于根据所述第一图像中每个像素点的图像坐标，以及，所述第一图像中每一个像素点的视差值，确定所述第一图像中每个像素点在所述预设三维坐标系中的三维坐标；水平面确定单元，用于利用所述第一图像中多个像素点在预设三维坐标系中的三维坐标，确定所述目标水域的水平面在所述预设三维坐标系中的空间位置；水天线确定单元，用于根据所述水平面在所述预设三维坐标系中的空间位置，获得所述水平面在所述第一图像中的投影线，并将所述投影线确定为所述目标水域在所述第一图像中的水天线。可选地，所述视差值获取单元，包括：对应像素点查找单元，用于针对所述第一图像中的每一个像素点，确定所述像素点所在的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水天线检测方法，其特征在于，所述方法包括：分别获取间隔预设距离的第一相机和第二相机在同一时刻拍摄目标水域得到的图像，其中，所述第一相机拍摄的图像为第一图像，第二相机拍摄的图像为第二图像；对所述第一图像和所述第二图像中的像素点进行立体匹配，得到所述第一图像中每一个像素点的视差值；根据所述第一图像中每个像素点的图像坐标，以及，所述第一图像中每一个像素点的视差值，确定所述第一图像中每个像素点在预设三维坐标系中的三维坐标；利用所述第一图像中多个像素点在所述预设三维坐标系中的三维坐标，确定所述目标水域的水平面在所述预设三维坐标系中的空间位置；根据所述水平面在所述预设三维坐标系中的空间位置，获得所述水平面在所述第一图像中的投影线，并将所述投影线确定为所述目标水域在所述第一图像中的水天线。

【技术特征摘要】
1.一种水天线检测方法，其特征在于，所述方法包括：分别获取间隔预设距离的第一相机和第二相机在同一时刻拍摄目标水域得到的图像，其中，所述第一相机拍摄的图像为第一图像，第二相机拍摄的图像为第二图像；对所述第一图像和所述第二图像中的像素点进行立体匹配，得到所述第一图像中每一个像素点的视差值；根据所述第一图像中每个像素点的图像坐标，以及，所述第一图像中每一个像素点的视差值，确定所述第一图像中每个像素点在预设三维坐标系中的三维坐标；利用所述第一图像中多个像素点在所述预设三维坐标系中的三维坐标，确定所述目标水域的水平面在所述预设三维坐标系中的空间位置；根据所述水平面在所述预设三维坐标系中的空间位置，获得所述水平面在所述第一图像中的投影线，并将所述投影线确定为所述目标水域在所述第一图像中的水天线。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一图像和所述第二图像中的像素点进行立体匹配，得到所述第一图像中每一个像素点的视差值，包括：针对所述第一图像中的每一个像素点，确定所述像素点所在的行，在所述第二图像的相同行中查找与所述像素点相似性最大的像素点，作为所述第二图像中与所述像素点相对应的对应像素点；计算所述像素点在所述第一图像中的列数与所述对应像素点在所述第二图像中的列数之差，作为所述像素点的视差值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在第一次获取所述第一相机和所述第二相机拍摄得到的图像之前，对所述第一相机和所述第二相机进行标定；根据标定结果分别获得所述第一相机的光心在所述第一图像中投影的图像坐标，以及，所述第一相机与所述第二相机之间的所述预设距离；利用所述第一相机的光心在所述第一图像中投影的图像坐标，以及，所述第一相机与所述第二相机之间的所述预设距离，建立所述第一相机的光心坐标系，并作为所述预设三维坐标系。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一图像中每个像素点的图像坐标，以及，所述第一图像中每一个像素点的视差值，确定所述第一图像中每个像素点在所述预设三维坐标系中的三维坐标，包括：针对所述第一图像中的每一个像素点，采用以下公式计算所述像素点在预设三维坐标系中的三维坐标：x=b(u1-u0)dy=b(v0-v1)dz=bfd]]>其中，(u1,v1)为所述像素点在所述第一图像中的图像坐标，(u0,v0)是所述第一相机的光心在所述第一图像中投影的图像坐标，b为所述第一相机与所述第二相机之间的所述预设距离，f为所述第一相机的预设焦距，d为所述像素点相对于所述第二图像中对应像素点的视差值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述第一图像中多个像素点在所述预设三维坐标系中的三维坐标，确定所述目标水域的水平面在所述预设三维坐标系中的空间位置，包括：在所述第一图像中选取多个像素点作为采样点，所有所述采样点组成一个样本集；监测参考值的数量；将所述参考值的数量与预设参考值数量进行比较；当所述参考值的数量小于预设参考值数量时，在所述样本集中随机选取预设采样点数量个所述采样点，并利用选取的预设采样点数量个采样点在所述预设三维坐标系中的三维坐标，计算包括所述预设采样点数量个采样点的目标平面在所述预设三维坐标系中的空间位置；计算所述样本集中每一个所述采样点与所述目标平面之间的距离，并计算所有所述距离的中值，将所述中值作为一个所述参考值，在所述参考值的数量上增加1，作为下一次监测得到的参考值的数量；当所述参考值的数量等于预设参考值数量时，在所述预设参考值数量个所述参考值中，选取数值最小的参考值，并将所述数值最小的参考值对应的所述目标平面在所述预
\t设三维坐标系中的空间位置，作为所述水平面在所述预设三维坐标系中的空间位置。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：查找所述样本集中的目标采样点，所述目标采样点与所述水平面在所述预设三维坐标系中的空间位置之间的距离小于预设阈值；去除所述样本集中除所述目标采样点之外的采样点，并利用仅包括所述目标采样点的样本集重新获取所述水平面在所述预设三维坐标系中的空间位置。7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述水平面在所述预设三维坐标系中的空间位置，获得所述水平面在所述第一图像中的投影线，包括：获取所述第一相机的光心在所述预设三维坐标系中的空间位置；利用所述第一相机的光心在所述预设三维坐标系中的空间位置，以及，所述水平面在所述预设三维坐标系中的空间位置，计算包含所述第一相机的光心且与所述水平面平行的光心平面在所述预设三维坐标系中的空间位置；利用所述光心平面在所述预设三维坐标系中的空间位置，以及所述第一相机的光心在所述第一图像中投影的图像坐标，计算得到所述光心平面在所述第一图像中的投影线，将所述光心平面在所述第一图像中的投影线确定为所述水平面在所述第一图像中的投影线。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在获取所述第一图像以及所述第二图像之后，对所述第一图像和所述第二图像进行降噪处理。9.一种水天线检测装置，其特征在于，所述装置包括：图像获取单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡庭波，吴涛，安向京，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43