一种用于船载视觉感知设备的仿真测试系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于船载视觉感知设备的仿真测试系统及方法，系统包括：设备固定台架、虚拟场景显示模块、船舶运动模拟平台、控制模块、数据采集模块、数据处理模块、结果显示模块；数据采集模块与数据处理模块连接；数据处理模块与结果显示模块连接；控制模块分别与结果显示模块、虚拟场景显示模块、船舶运动模拟平台连接；船舶运动模拟平台通过设备固定台架与视觉感知设备连接。模拟船舶的运动对感知设备造成的影响，得到更加准确的感知设备性能评价结果，减小感知设备硬件在环测试与实船测试对于感知结果的误差，增加实船测试的安全性，解决船载视觉感知设备仿真测试的全面性及测试结果的可靠性问题。

A simulation test system and method for shipboard visual perception equipment

【技术实现步骤摘要】
一种用于船载视觉感知设备的仿真测试系统及方法
本专利技术涉及智能船舶视觉感知设备仿真测试
，尤其涉及一种用于船载视觉感知设备的仿真测试系统及方法。
技术介绍
智能船舶搭载的视觉感知设备是船舶用来感知周围环境的重要设备，能够及时获取船舶周围环境二维或三维图像信息，通过图像分析识别技术对航行环境进行感知，是智能船舶感知模块必不可少的组成部分，具有信息量丰富，实时性好的优点。为了验证视觉感知设备感知的可靠性，必须要对相应的视觉感知设备进行测试，仿真测试是减少测试风险，缩短测试时间，降低测试成本的好办法。现阶段对于一般的感知摄像设备的测试一般采用统一的黑箱测试，这种测试方式的关键在于测试场景库的全面性。同时此种测试没有充分考虑视觉感知设备所处环境及自身状态的变化性，会造成对视觉感知摄像设备的动态的感知性能评价不足。特别是对于搭载在智能船舶上的视觉感知设备，其会随着智能船舶本身的六自由度运动产生不同的运动形式，会造成感知结果的误差，当感知误差达到一定程度时，可能会对智能船舶的安全或航行性能造成影响。现阶段，还没有一种专门用于智能船舶搭载的视觉感知设备的仿真测试系统，没有一个解决船载视觉感知设备的测试问题的具体方案。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决上述问题，本专利技术提供一种用于船载视觉感知设备的仿真测试系统及方法。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种用于船载视觉感知设备的仿真测试系统，所述系统包括：设备固定台架、虚拟场景显示模块、船舶运动模拟平台、控制模块、数据采集模块、数据处理模块、结果显示模块；所述数据采集模块与所述数据处理模块连接；所述数据处理模块与所述结果显示模块连接；所述控制模块分别与所述结果显示模块、所述虚拟场景显示模块、船舶运动模拟平台连接；所述船舶运动模拟平台通过所述设备固定台架与所述视觉感知设备连接；所述船舶运动模拟平台，用于模拟船舶运动；虚拟场景显示模块，用于显示控制模块指定的虚拟场景；所述数据采集模块，用于实时采集所述视觉感知设备产生的实时数据；所述数据处理模块，用于处理所述视觉感知设备产生的数据，能对不同的视觉感知模块的处理算法进行读入和运用；所述结果显示模块，用于实时显示处理得到的图像信息、船舶运动模拟平台模拟船舶运动时的运动参数信息及所述视觉感知设备通过算法处理得到的数据；所述控制模块，用于选择虚拟场景并将虚拟场景信息传递给所述虚拟场景显示模块，同时，产生模拟船舶自身六自由度运动的数据，并将该数据传递给所述船舶运动模拟平台，以使所述船舶运动模拟平台产生对应于虚拟场景的六自由度运动，以便模拟船舶自身运动对所述视觉感知设备的影响，与此同时，该模拟的数据同步进入所述结果显示模块。可选地，所述船舶运动模拟平台，包括：摇荡运动模拟装置和平移运动模拟装置；所述摇荡运动模拟装置，用于模拟船舶产生的横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡、垂荡运动。平移运动模拟装置，用于模拟船舶在X轴方向和Y轴方向的速度指令运动。可选地，驱动所述船舶运动模拟平台进行运动的数据与所述虚拟场景显示模块的显示画面的数据相对应。可选地，所述控制模块，包括控制虚拟场景变换的计算机控制系统、控制模拟运动平台运动的计算机控制系统以及控制测试时长的计算机控制系统；所述控制虚拟场景变换的计算机控制系统，用于从虚拟场景库中选取不同的虚拟场景，将其信息传递给所述虚拟场景显示模块。可选地，所述虚拟场景库，包括：船舶航速设定区域，船舶航向变化设定区域，海上天气设定区域，海域设定区域，光照模式设定区域，交通量设定区域，障碍物设定区域；所述船舶航速设定区域，用于使虚拟场景以不同的速度动态显示，以便测试船舶在不同航行速度下所述视觉感知设备对环境感知的能力；所述船舶航向设定区域，用于使虚拟场景以不同显示角度动态显示，以便测试船舶在不同转向角速度下所述视觉感知设备对环境感知的能力；所述海上天气设定区域，用于使虚拟场景显示不同天气下的航行场景，以便测试船舶在不同天气条件下所述视觉感知设备对环境感知的能力；所述海域设定区域，用于使虚拟场景显示不同的海域下的航行场景，以便测试船舶在不同水域环境条件下所述视觉感知设备对环境感知的能力；所述光照模式设定区域，用于使虚拟场景显示不同光照模式下的航行场景，以便测试船舶在不同光照模式下所述视觉感知设备对环境感知的能力；所述交通量设定区域，用于使虚拟场景显示具有不同其他船舶的航行场景，以便测试船舶在不同交通量环境条件下所述视觉感知设备对环境感知的能力；所述障碍物设定区域，用于使虚拟场景显示存在不同障碍物的航行场景，以便测试船舶在存在不同障碍物的环境下所述视觉感知设备对环境感知的能力。可选地，所述海上天气设定区域使虚拟场景显示的天气为如下的一种或多种：雨、雾、雪、冰雹；所述海上天气设定区域使虚拟场景显示天气的同时，还使虚拟场景显示天气的程度发生变化；所述海域设定区域使虚拟场景显示的海域为宽阔水域和/或狭窄水道；所述光照模式设定区域使虚拟场景显示的光照模式由照射模式、光照强度、太阳照射角度形成；所述照射模型为逆光，背光，或者，侧光；所述光照强度为黎明光，上午光，正午光，下午光，或者，黄昏光；所述交通量设定区域使虚拟场景显示的其他船舶具有如下的一种或多种不同：数量不同，船舶类型不同，船舶大小不同；所述障碍物设定区域使虚拟场景显示的障碍物具有如下的一种或多种属性：类型，尺寸，运动状态；所述障碍物类型为静态，动态，或者，所述障碍物类型为海洋生物，冰川，漂浮垃圾带，海洋平台，风机，浮标。可选地，所述控制虚拟场景变换的计算机控制系统，用于从虚拟场景库中选择至少一个设定区域组合成虚拟场景信息，将所述虚拟场景信息传递给所述虚拟场景库的数据库中，从所述虚拟场景库的数据库中选取对应的场景显示画面，将所述场景显示画面传递给所述虚拟场景显示模块；所述场景显示画面，是对实际航行的船舶中所述视觉感知设备采集到的实际画面数据样本进行挑选，分类并组合而成的。可选地，所述结果显示模块实时显示视觉感知设备的数据为如下的一种或多种：各类目标感知数量、感知率、感知正确率、响应时间、目标跟踪准确率、目标速度跟踪误差、目标方向跟踪误差、目标尺寸误差。为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案还包括：一种用于船载视觉感知设备的仿真测试方法，所述方法包括：对所述视觉感知设备进行n次硬件在环仿真测试和/或对视觉感知算法进行m次仿真测试；若n次硬件在环仿真测试结果a1,…,an之间的误差满足预设的硬件关系，则得到硬件在环仿真测试结果为若n次硬件在环仿真测试结果a1,…,an之间的误差不满足预设的硬件关系，则重新执行对所述视觉感知设备进行n次硬件在环仿真测试的步骤及后续步骤；若m次视觉感知算法仿真测试结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于船载视觉感知设备的仿真测试系统，其特征在于，所述系统包括：设备固定台架、虚拟场景显示模块、船舶运动模拟平台、控制模块、数据采集模块、数据处理模块、结果显示模块；/n所述数据采集模块与所述数据处理模块连接；/n所述数据处理模块与所述结果显示模块连接；/n所述控制模块分别与所述结果显示模块、所述虚拟场景显示模块、船舶运动模拟平台连接；/n所述船舶运动模拟平台通过所述设备固定台架与所述视觉感知设备连接；/n所述船舶运动模拟平台，用于模拟船舶运动；/n虚拟场景显示模块，用于显示控制模块指定的虚拟场景；/n所述数据采集模块，用于实时采集所述视觉感知设备产生的实时数据；/n所述数据处理模块，用于处理所述视觉感知设备产生的数据，能对不同的视觉感知模块的处理算法进行读入和运用；/n所述结果显示模块，用于实时显示处理得到的图像信息、船舶运动模拟平台模拟船舶运动时的运动参数信息及所述视觉感知设备通过算法处理得到的数据；/n所述控制模块，用于选择虚拟场景并将虚拟场景信息传递给所述虚拟场景显示模块，同时，产生模拟船舶自身六自由度运动的数据，并将该数据传递给所述船舶运动模拟平台，以使所述船舶运动模拟平台产生对应于虚拟场景的六自由度运动，以便模拟船舶自身运动对所述视觉感知设备的影响，与此同时，该模拟的数据同步进入所述结果显示模块。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于船载视觉感知设备的仿真测试系统，其特征在于，所述系统包括：设备固定台架、虚拟场景显示模块、船舶运动模拟平台、控制模块、数据采集模块、数据处理模块、结果显示模块；
所述数据采集模块与所述数据处理模块连接；
所述数据处理模块与所述结果显示模块连接；
所述控制模块分别与所述结果显示模块、所述虚拟场景显示模块、船舶运动模拟平台连接；
所述船舶运动模拟平台通过所述设备固定台架与所述视觉感知设备连接；
所述船舶运动模拟平台，用于模拟船舶运动；
虚拟场景显示模块，用于显示控制模块指定的虚拟场景；
所述数据采集模块，用于实时采集所述视觉感知设备产生的实时数据；
所述数据处理模块，用于处理所述视觉感知设备产生的数据，能对不同的视觉感知模块的处理算法进行读入和运用；
所述结果显示模块，用于实时显示处理得到的图像信息、船舶运动模拟平台模拟船舶运动时的运动参数信息及所述视觉感知设备通过算法处理得到的数据；
所述控制模块，用于选择虚拟场景并将虚拟场景信息传递给所述虚拟场景显示模块，同时，产生模拟船舶自身六自由度运动的数据，并将该数据传递给所述船舶运动模拟平台，以使所述船舶运动模拟平台产生对应于虚拟场景的六自由度运动，以便模拟船舶自身运动对所述视觉感知设备的影响，与此同时，该模拟的数据同步进入所述结果显示模块。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述船舶运动模拟平台，包括：摇荡运动模拟装置和平移运动模拟装置；
所述摇荡运动模拟装置，用于模拟船舶产生的横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡、垂荡运动。
平移运动模拟装置，用于模拟船舶在X轴方向和Y轴方向的速度指令运动。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，驱动所述船舶运动模拟平台进行运动的数据与所述虚拟场景显示模块的显示画面的数据相对应。


4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块，包括控制虚拟场景变换的计算机控制系统、控制模拟运动平台运动的计算机控制系统以及控制测试时长的计算机控制系统；
所述控制虚拟场景变换的计算机控制系统，用于从虚拟场景库中选取不同的虚拟场景，将其信息传递给所述虚拟场景显示模块。


5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述虚拟场景库，包括：
船舶航速设定区域，船舶航向变化设定区域，海上天气设定区域，海域设定区域，光照模式设定区域，交通量设定区域，障碍物设定区域；
所述船舶航速设定区域，用于使虚拟场景以不同的速度动态显示，以便测试船舶在不同航行速度下所述视觉感知设备对环境感知的能力；
所述船舶航向设定区域，用于使虚拟场景以不同显示角度动态显示，以便测试船舶在不同转向角速度下所述视觉感知设备对环境感知的能力；
所述海上天气设定区域，用于使虚拟场景显示不同天气下的航行场景，以便测试船舶在不同天气条件下所述视觉感知设备对环境感知的能力；
所述海域设定区域，用于使虚拟场景显示不同的海域下的航行场景，以便测试船舶在不同水域环境条件下所述视觉感知设备对环境感知的能力；
所述光照模式设定区域，用于使虚拟场景显示不同光照模式下的航行场景，以便测试船舶在不同光照模式下所述视觉感知设备对环境感知的能力；
所述交通量设定区域，用于使虚拟场景显示具有不同其他船舶的航行场景，以便测试船舶在不同交通量环境条件下所述视觉感知设备对环境感知的能力；
所述障碍物设定区域，用于使虚拟场景显示存在不同障碍物的航行场景，以便测试船舶在存在不同障...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓原，夏媛媛，姜雨函，朱慎超，曹志伟，赵新越，万倩男，
申请(专利权)人：智慧航海青岛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37