CN111766858B - 基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法 - Google Patents

基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法，应用于与智能设备连接的水面航行器系统，所述智能设备包括处理器、显示屏、至少一个摄像头和姿态传感器，包括以下步骤：使用智能设备持续采集画面并在智能设备的人机界面上显示；在人机界面上指示水面目标；当水面目标和水面航行器处于人机界面同一画面时；由智能设备计算出水面目标相对于水面航行器的方向角；控制水面航行器根据方向角驶向水面目标；该方法不依赖于卫星定位，算法中不牵涉航行器的目标的地理坐标信息；普通的智能手机即可胜任控制端智能设备的角色，没有制作专用设备的必要性；在可识别范围内实现水面航行器自动驾驶，提升设备操作体验。

Description

基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法
技术领域
本发明涉及水面航行器控制领域，尤其涉及一种基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法。
背景技术
水面航行器（智能救生圈）和目标距离操作者较远时，航行器的行驶方向是否指向目标这点是比较难观察及判断，操作者直接操作的难度比较大。
发明内容
鉴于目前存在的上述不足，本发明提供一种基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法，能够在可识别范围内实现水面航行器自动驾驶，提升设备操作体验。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法，应用于与智能设备连接的水面航行器系统，所述智能设备包括处理器、显示屏、至少一个摄像头和姿态传感器，所述基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法包括以下步骤：
使用智能设备持续采集画面并在智能设备的人机界面上显示；
在人机界面上指示水面目标；
当水面目标和水面航行器处于人机界面同一画面时；
由智能设备计算出水面目标相对于水面航行器的方向角；
控制水面航行器根据方向角驶向水面目标。
依照本发明的一个方面，所述基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法包括：水面目标必须与水面航行器处于同一水平面。
依照本发明的一个方面，所述由智能设备计算出水面目标相对于水面航行器的方向角执行前需执行以下步骤：
通过姿态传感器得到画面实时的重力方向A和画面指向的水平方向角T；
在画面中识别水面航行器，识别成功后得到水面航行器在画面中的坐标a；
获得水面目标在画面中的坐标b。
依照本发明的一个方面，所述由智能设备计算出水面目标相对于水面航行器的方向角包括：
以水面航行器的坐标a为原点，重力方向A为Y轴负方向在画面上建立十字坐标系，X轴即为水平面在画面中的方向；
以X轴为中心建立宽度为Lx的直线带，以Y轴为中心建立宽度为Ly的直线带，将画面分为9个部分；
当水面目标坐标b在除两个直线带重叠的中心区域以外的8个区域时，可以得到十字坐标系中水面目标相对于水面航行器的相对角度K，取Y轴为0度，K有0、45、90、135、180、225、270、315共8个可取值；
实际的水面目标相对于水面航行器的相对方向角为K+T 。
依照本发明的一个方面，所述控制水面航行器根据方向角驶向水面目标包括：水面航行器接收到水面目标的相对角后利用姿态传感器的航向反馈，转向目标。
依照本发明的一个方面，所述基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法包括：持续重复步骤智能设备计算出水面目标相对于水面航行器的方向角和步骤水面航行器接收到水面目标的相对角后利用姿态传感器的航向反馈转向目标，形成一个闭环反馈控制回路，水面航行器通过持续的航向修正直至接近目标。
依照本发明的一个方面，所述获得水面目标在画面中的坐标b包括：水面目标在画面中的坐标b可由智能设备持续识别或固定坐标b后由操作者手动调节智能设备对准。
依照本发明的一个方面，所述基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法应用于0到25度的水平俯视监控画面的图像处理。
本发明实施的优点：本发明所述的基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法，应用于与智能设备连接的水面航行器系统，所述智能设备包括处理器、显示屏、至少一个摄像头和姿态传感器，所述基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法包括以下步骤：使用智能设备持续采集画面并在智能设备的人机界面上显示；在人机界面上指示水面目标；当水面目标和水面航行器处于人机界面同一画面时；由智能设备计算出水面目标相对于水面航行器的方向角；控制水面航行器根据方向角驶向水面目标；该方法不依赖于卫星定位，算法中不牵涉航行器的目标的地理坐标信息；普通的智能手机即可胜任控制端智能设备的角色，没有制作专用设备的必要性；在可识别范围内实现水面航行器自动驾驶，提升设备操作体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述的一种基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法示意图；
图2为本发明所述的智能设备画面示意图；
图3为本发明所述的定向画面俯视图；
图4为本发明所述的定向画面侧视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2和图3所示，一种基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法，应用于与智能设备连接的水面航行器系统，所述智能设备包括处理器、显示屏、至少一个摄像头和姿态传感器，所述基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法包括以下步骤：
步骤S1：使用智能设备持续采集画面并在智能设备的人机界面上显示；
步骤S2：在人机界面上指示水面目标；
步骤S3：当水面目标和水面航行器处于人机界面同一画面时；
步骤S4：由智能设备计算出水面目标相对于水面航行器的方向角；
步骤S5：控制水面航行器根据方向角驶向水面目标。
在实际应用中，所述基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法包括：水面目标必须与水面航行器处于同一水平面。
在实际应用中，所述由智能设备计算出水面目标相对于水面航行器的方向角执行前需执行以下步骤：
通过姿态传感器得到画面实时的重力方向A和画面指向的水平方向角T；
在画面中识别水面航行器，识别成功后得到水面航行器在画面中的坐标a；
获得水面目标在画面中的坐标b。
在实际应用中，所述由智能设备计算出水面目标相对于水面航行器的方向角包括：
以水面航行器的坐标a为原点，重力方向A为Y轴负方向在画面上建立十字坐标系，X轴即为水平面在画面中的方向；
以X轴为中心建立宽度为Lx的直线带，以Y轴为中心建立宽度为Ly的直线带，将画面分为9个部分；
当水面目标坐标b在除两个直线带重叠的中心区域以外的8个区域时，可以得到十字坐标系中水面目标相对于水面航行器的相对角度K，取Y轴为0度，K有0、45、90、135、180、225、270、315共8个可取值；
实际的水面目标相对于水面航行器的相对方向角为K+T 。
在实际应用中，所述控制水面航行器根据方向角驶向水面目标包括：水面航行器接收到水面目标的相对角后利用姿态传感器的航向反馈，转向目标。
在实际应用中，所述基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法包括：持续重复步骤智能设备计算出水面目标相对于水面航行器的方向角和步骤水面航行器接收到水面目标的相对角后利用姿态传感器的航向反馈转向目标，形成一个闭环反馈控制回路，水面航行器通过持续的航向修正直至接近目标。
在实际应用中，所述获得水面目标在画面中的坐标b包括：水面目标在画面中的坐标b可由智能设备持续识别或固定坐标b后由操作者手动调节智能设备对准。
在实际应用中，所述基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法应用于0到25度的水平俯视监控画面的图像处理。
本发明实施的优点：本发明所述的基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法，应用于与智能设备连接的水面航行器系统，所述智能设备包括处理器、显示屏、至少一个摄像头和姿态传感器，所述基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法包括以下步骤：使用智能设备持续采集画面并在智能设备的人机界面上显示；在人机界面上指示水面目标；当水面目标和水面航行器处于人机界面同一画面时；由智能设备计算出水面目标相对于水面航行器的方向角；控制水面航行器根据方向角驶向水面目标；该方法不依赖于卫星定位，算法中不牵涉航行器的目标的地理坐标信息；普通的智能手机即可胜任控制端智能设备的角色，没有制作专用设备的必要性；在可识别范围内实现水面航行器自动驾驶，提升设备操作体验。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法，其特征在于，应用于与智能设备连接的水面航行器系统，所述智能设备包括处理器、显示屏、至少一个摄像头和姿态传感器，所述基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法包括以下步骤：
使用智能设备持续采集画面并在智能设备的人机界面上显示；
在人机界面上指示水面目标；
当水面目标和水面航行器处于人机界面同一画面时；
由智能设备计算出水面目标相对于水面航行器的方向角；
控制水面航行器根据方向角驶向水面目标；
所述由智能设备计算出水面目标相对于水面航行器的方向角执行前需执行以下步骤：
通过姿态传感器得到画面实时的重力方向A和画面指向的水平方向角T；
在画面中识别水面航行器，识别成功后得到水面航行器在画面中的坐标a；
获得水面目标在画面中的坐标b；
所述由智能设备计算出水面目标相对于水面航行器的方向角包括：
以水面航行器的坐标a为原点，重力方向A为Y轴负方向在画面上建立十字坐标系，X轴即为水平面在画面中的方向；
以X轴为中心建立宽度为Lx的直线带，以Y轴为中心建立宽度为Ly的直线带，将画面分为9个部分；
当水面目标坐标b在除两个直线带重叠的中心区域以外的8个区域时，可以得到十字坐标系中水面目标相对于水面航行器的相对角度K，取Y轴为0度，K有0、45、90、135、180、225、270、315共8个可取值；
实际的水面目标相对于水面航行器的相对方向角为K+T。
2.根据权利要求1所述的基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法，其特征在于，所述基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法包括：水面目标必须与水面航行器处于同一水平面。
3.根据权利要求1所述的基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法，其特征在于，所述控制水面航行器根据方向角驶向水面目标包括：水面航行器接收到水面目标的相对角后利用姿态传感器的航向反馈，转向目标。
4.根据权利要求3所述的基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法，其特征在于，所述基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法包括：持续重复步骤智能设备计算出水面目标相对于水面航行器的方向角和步骤水面航行器接收到水面目标的相对角后利用姿态传感器的航向反馈转向目标，形成一个闭环反馈控制回路，水面航行器通过持续的航向修正直至接近目标。
5.根据权利要求1所述的基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法，其特征在于，所述获得水面目标在画面中的坐标b包括：水面目标在画面中的坐标b可由智能设备持续识别或固定坐标b后由操作者手动调节智能设备对准。
6.根据权利要求1至5之一所述的基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法，其特征在于，所述基于水平视角监控画面的水面航行器目标定向方法应用于0到25度的水平俯视监控画面的图像处理。
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