仿生机器鱼及其图像增稳系统和主动视觉跟踪系统技术方案

本发明专利技术涉及一种仿生机器鱼及其图像增稳系统和主动视觉跟踪系统。通过对仿生机器鱼艏摇行为引起的图像晃动问题展开研究，本发明专利技术首先在仿生机器鱼头部构建了具有偏航自由度的视觉云台，并构建了反馈控制器和前馈控制器，通过实时调整云台的转动角度，保持摄像头相对姿态稳定，实现图像增稳；同时，基于该图像增稳系统，本发明专利技术给出了一种主动视觉跟踪系统，通过构建主动视觉控制器，根据被跟踪物体在图像中的目标位置和实际位置，实时计算图像增稳系统的目标姿态角，控制摄像头跟随被跟踪物体运动，从而实现仿生机器鱼主动视觉跟踪。

Biomimetic robotic fish and its image stabilization system and active vision tracking system

The invention relates to a bionic robot fish and an image stabilizing system and an active vision tracking system thereof. Through the image sloshing problems caused by yawing of the robotic fish behavior research, the first in the bionic robot fish head with the construction of vision platform yaw freedom, and construct a feedback controller and feedforward controller, the rotation angle of the pan is adjusted in real time, maintain a relatively stable posture camera image stabilization; at the same time. The image stabilization system based on the present invention provides an active visual tracking system, through the construction of active vision controller according to the tracking of objects in the image of the target position and the actual position, real-time calculation of the image augmentation system the attitude angle of the target, control the camera followed by tracking a moving object, so as to realize the bionic robot fish active vision tracking.

【技术实现步骤摘要】
仿生机器鱼及其图像增稳系统和主动视觉跟踪系统
本专利技术涉及仿生机器人领域，具体涉及一种仿生机器鱼及其图像增稳系统和主动视觉跟踪系统。
技术介绍
仿生机器鱼的研究已有20多年的历史，研究内容从最初简单的游动模仿，发展到现在注重各种游动性能指标的提升。特别是近十年，随着科技发展带来的技术革新，仿生机器鱼的运动性能获得极大提高。但是，在水下环境感知及智能水平研究方面，仿生机器鱼的进步相对有限，主要局限于水下环境感知传感器上。一般来讲，仿生机器鱼采用波动推进方式，通过摆动身体及尾鳍获得前进推力。但是，这种推进方式容易引起严重的艏摇行为，造成位于仿生机器鱼头部的摄像头难以获得清晰的图像，给图像处理与分析带来很大困难。同时，在运动过程中，仿生机器鱼与被跟踪物体的相对运动容易造成被跟踪物体脱离摄像头视野范围，增加视觉追踪的难度。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术提出了一种仿生机器鱼及其图像增稳系统和主动视觉跟踪系统，改善了仿生机器鱼摄像头的成像质量，同时提高了对运动物体跟踪的可靠度，为仿生机器鱼利用水下机器视觉实现更高的智能奠定了基础。本专利技术提出一种仿生机器鱼图像增稳系统，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生机器鱼图像增稳系统，其特征在于，包括：云台电机、第一惯性测量单元、第二惯性测量单元、控制单元；所述云台电机，装设于所述仿生机器鱼头部，用于带动云台进行转动；所述云台上设置有用于采集仿生机器鱼行进方向图像的摄像头；所述第一惯性测量单元，设置于所述仿生机器鱼头部，用于测量所述摄像头相对于世界坐标系的实时姿态角；所述第二惯性测量单元，设置于所述仿生机器鱼的身体内部，用于测量所述仿生机器鱼艏摇行为产生的第一扰动信号；所述控制单元，用于根据所述摄像头相对于世界坐标系的目标姿态角、以及所述第一惯性测量单元和所述第二惯性测量单元的测量结果，控制所述云台电机的转动。

【技术特征摘要】
1.一种仿生机器鱼图像增稳系统，其特征在于，包括：云台电机、第一惯性测量单元、第二惯性测量单元、控制单元；所述云台电机，装设于所述仿生机器鱼头部，用于带动云台进行转动；所述云台上设置有用于采集仿生机器鱼行进方向图像的摄像头；所述第一惯性测量单元，设置于所述仿生机器鱼头部，用于测量所述摄像头相对于世界坐标系的实时姿态角；所述第二惯性测量单元，设置于所述仿生机器鱼的身体内部，用于测量所述仿生机器鱼艏摇行为产生的第一扰动信号；所述控制单元，用于根据所述摄像头相对于世界坐标系的目标姿态角、以及所述第一惯性测量单元和所述第二惯性测量单元的测量结果，控制所述云台电机的转动。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制单元，包括反馈控制器和前馈控制器；所述反馈控制器的输入信号为所述摄像头相对于世界坐标系的目标姿态角；所述反馈控制器的负反馈信号为所述第一惯性测量单元的测量结果；所述前馈控制器的输入信号为所述第二惯性测量单元的测量结果；所述反馈控制器的输出信号与所述前馈控制器的输出信号的差值，作为所述云台电机的输入。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述云台电机模型的传递函数为：其中，s为复数自变量，a、b、c为云台电机模型参数。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述反馈控制器为比例微分控制器，其传递函数为：C(s)＝kp+kds...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴正兴，阳翔，喻俊志，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11