用于深海探测的六维精准成像、识别和定位技术及方法技术

本发明专利技术提供用于深海探测的六维精准成像、识别和定位技术及方法，涉及深海探测技术领域。该用于深海探测的六维精准成像、识别和定位技术及方法，包括多传感器信息融合成像的六维精准成像技术模块、目标识别跟踪定位技术模块、高精度水下导航定位模块、运动控制及智能决策模块以及对外传输通信模块；所述多传感器信息融合成像的六维精准成像技术模块由激光探测器、声学探测器、红外探测器以及摄像头组成。在实现深水多维成像、水下精准导航定位、水下机器人精准运动控制等功能的基础上，实现了具有泛化性和鲁棒性的自主识别、定位及跟踪功能，提高了水下机器人的自主化和智能化，同时也实现了深水高精度导航定位，值得大力推广。值得大力推广。值得大力推广。

【技术实现步骤摘要】
用于深海探测的六维精准成像、识别和定位技术及方法


[0001]本专利技术涉及深海探测
，具体为用于深海探测的六维精准成像、识别和定位技术及方法。

技术介绍

[0002]目前深海探测
高速发展，各种探测方法及相关技术受到了学术界及工程界的高度重视，取得了一定的成就。深海探测技术深特指在深海领域通过传感或取样手段获取海洋或海底特定地区单一时刻数据的技术，主要包括深海运载器探测技术、深海传感探测技术、深海取样探测技术等主要研究方向。深海探测技术正在朝着体系化、协同化、智能化的方向发展，随着人工智能技术的不断进步，智能化的发展方向也备受关注。未来人工智能技术将会在探测目标的识别和提取、探测装备的故障诊断和容错控制、深海环境的高效感知等方面发挥作用，推动深海探测技术的全面智能化。在深海传感探测技术方面，声学成像技术已经应用于工程领域，一定程度上提高了深水探测能力，但该成像技术本身在成像质量、图像可辨识度、小目标探测等方面存也在一些局限性，限制了其发展。激光探测具有足够的空间分辨率，能够分辨目标的尺寸和形状，因而是有效的探测水下目标并进行分类的工具。激光成像技术也存在一些局限性，制约了该探测技术的使用。如果能够克服多传感器信息融合的技术难题，将两种探测方法的图像信息进行深度融合，二者可以互相补充，实现不同距离、不同水深和不同环境条件下，对水下目标进行全方位探测的目的。
[0003]目前用于深海探测的成像、识别和定位技术及方法存在探测手段单一、探测能力有限、成像精度与维度不足、导航定位精度不足、无法实现复杂的多传感器信息融合、自主识别定位能力不足等问题，由于目前技术及方法存在这样一些缺陷，导致水下自主机器人自治化程度受到限制，无法完成复杂的水下任务；另外由于目前深海探测的成像、识别和定位技术及方法存在的问题，导致用于深水复杂探测与作业的非自主遥控机器人的发展也在一定程度上受到了限制，为此，我们研发出了新的用于深海探测的六维精准成像、识别和定位技术及方法。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了用于深海探测的六维精准成像、识别和定位技术及方法，解决了目前用于深海探测的成像、识别和定位技术及方法存在探测手段单一、探测能力有限、成像精度与维度不足、导航定位精度不足、无法实现复杂的多传感器信息融合、自主识别定位能力不足的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：用于深海探测的六维精准成像、识别和定位技术，包括多传感器信息融合成像的六维精准成像技术模块、目标识别跟踪定位技术模块、高精度水下导航定位模块、运动控制及智能决策模块以及对外传输通信
模块。
[0008]优选的，所述多传感器信息融合成像的六维精准成像技术模块由激光探测器、声学探测器、红外探测器以及摄像头组成。
[0009]优选的，所述目标识别跟踪定位技术模块由目标识别系统、目标跟踪系统以及立体视觉系统组成。
[0010]优选的，所述高精度水下导航定位模块包括惯性导航系统、水声通讯定位系统以及多信息融合水下建图系统。
[0011]用于深海探测的六维精准成像、识别和定位技术方法，包括以下具体内容：
[0012]S1.在进行深海探测时，水下机器人在潜入深海后，多传感器信息融合成像的六维精准成像技术模块中的激光探测器可以对摄像头视距范围以外的实物进行精准探测，延伸探测范围，提高探测维度；声学探测器可以利用超声波的特性进行超声成像，使用不同频率、波长的声音信号可以探测特定目标表面及内部信息；红外探测器可以将探测信息融合到多维成像中，实现温度场及生命体的探测；
[0013]S2.高精度水下导航定位模块使用卡尔曼滤波器对惯性导航单元进行信息融合，水声通讯定位对惯性导航系统进行定期修正，得以提升导航系统对复杂环境的适应性；于此同时，在接入多传感器信息融合的高精度建图技术后，可以有效提高深水导航对复杂环境的适应能力，提高导航定位精度；
[0014]S3.高精度水下导航定位模块在输出机器人的位置信息后，目标识别跟踪定位技术模块会通过人工智能算法对不同程度融合的图像信息进行目标识别。目标识别跟踪定位技术模块利用多目标跟踪算法，在决策模块的协调下，运动控制模块配合完成自主跟踪，同时利用立体视觉方法实现目标的三维信息测量，准确计算出目标相对水下机器人的信息；
[0015]S4.运动控制及智能决策模块可以根据目标识别跟踪定位技术模块导入的信息进行处理及决策。目标识别跟踪定位技术模块对双目摄像头采集到的图像信息分别进行极线及畸变矫正，并对矫正后的信息进行立体匹配，在填充空洞后计算三维距离，读取左摄像头图片，并进行目标检测与跟踪，并在目标检测与跟踪的基础上调用目标区域距离信息，输出目标序号及目标信息，并最终将目标位置信息输出给信息接收模块；
[0016]S5.对外传输通信模块可以获得的目标位置信息输出给水上信息接收模块，水上控制中心可以对水下情况进行实时监控，同时也能根据信息的变化对水下机器人进行灵活的控制。
[0017]优选的，所述S1中多个摄像头采用多角度分布式结构布置。
[0018]优选的，所述S1中红外探测器还可以进行一定的距离探测。
[0019]优选的，所述S3中立体视觉系统可以精确测量出水下机器人和目标之间的距离和位置关系信息。
[0020]优选的，所述S4中运动控制及智能决策模块通过数据线与对外传输通信模块进行数据连接。
[0021]优选的，所述S5中对外传输通信模块主要由无线信号收发装置组成。
[0022](三)有益效果
[0023]本专利技术提供了用于深海探测的六维精准成像、识别和定位技术及方法。具备以下有益效果：
[0024]1、该用于深海探测的六维精准成像、识别和定位技术及方法，在实现深水多维成像、水下精准导航定位、水下机器人精准运动控制等功能的基础上，实现了具有泛化性和鲁棒性的自主识别、定位及跟踪功能，提高了水下机器人的自主化和智能化，同时也实现了深水高精度导航定位，使得水下机器人深水高度自主探测、作业成为可能。
[0025]2、该用于深海探测的六维精准成像、识别和定位技术及方法，在解决六维精准成像，水下自主识别、定位及跟踪，水下高精度导航定位等问题的同时，克服了多传感器信息融合、多模块信息交互与融合的技术难题，可以最大限度发挥整体的效能，为智能水下机器人的设计提供技术和理论支撑。
[0026]3、该用于深海探测的六维精准成像、识别和定位技术及方法，通过运用了水下多传感器信息融合技术，克服了复杂信息融合的技术难点，引入了红外探测方法，实现了激光、超声、摄像头、红外等多传感器信息融合的六维高精度成像，提高了水下成像的精度和探测维度。
[0027]4、该用于深海探测的六维精准成像、识别和定位技术及方法，依托深水多维成像技术、水下精准导航定位技术、水下机器人精准运动控制等技术，利用人工智能(AI)算法、多目本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于深海探测的六维精准成像、识别和定位技术，其特征在于：包括多传感器信息融合成像的六维精准成像技术模块、目标识别跟踪定位技术模块、高精度水下导航定位模块、运动控制及智能决策模块以及对外传输通信模块。2.根据权利要求1所述的用于深海探测的六维精准成像、识别和定位技术，其特征在于：所述多传感器信息融合成像的六维精准成像技术模块由激光探测器、声学探测器、红外探测器以及摄像头组成。3.根据权利要求1所述的用于深海探测的六维精准成像、识别和定位技术，其特征在于：所述目标识别跟踪定位技术模块由目标识别系统、目标跟踪系统以及立体视觉系统组成。4.根据权利要求1所述的用于深海探测的六维精准成像、识别和定位技术，其特征在于：所述高精度水下导航定位模块包括惯性导航系统、水声通讯定位系统以及多信息融合水下建图系统。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的用于深海探测的六维精准成像、识别和定位技术方法，其特征在于，包括以下具体内容：S1.在进行深海探测时，水下机器人在潜入深海后，多传感器信息融合成像的六维精准成像技术模块中的激光探测器可以对摄像头视距范围以外的实物进行精准探测，延伸探测范围，提高探测维度；声学探测器可以利用超声波的特性进行超声成像，使用不同频率、波长的声音信号可以探测特定目标表面及内部信息；红外探测器可以将探测信息融合到多维成像中，实现温度场及生命体的探测；S2.高精度水下导航定位模块使用卡尔曼滤波器对惯性导航单元进行信息融合，水声通讯定位对惯性导航系统进行定期修正，得以提升导航系统对复杂环境的适应性；于此同时，在接入多传感器信息融合的高精度建图技术后，可以有效提高深水导航对复杂环境的适应能力，提高导航定位精度；S3.高精度水下导航定位模块在输出机器人的位置信息后，目标识别...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘跃进，宋建军，
申请(专利权)人：威泊上海新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：