本技术属于水下机器人导航与计算机视觉技术领域,提出了一种创新的基于运动反演技术的单目相机水下目标检测与定位方法。该方法通过采集水下图像,对图像中的目标进行精确检测和补偿,实现水下目标的高效定位。
背景技术
水下航行器是海洋科学、海底管道检查、资源勘探、水下考古乃至侦察领域不可或缺的工具。它们能够在人类无法直接触及的深海环境中执行任务,采集数据,进行观测和干预。水下航行器在执行水下任务时,通常需要能够准确地识别并定位目标物体。摄像头作为视觉感知传感器被广泛装备于航行器中,通过视觉信息感知、理解水下环境以执行目标检测、避障、充电对接、干预复杂任务。
基于双目视觉的定位方法虽然能够提供深度信息,实现三维空间内的定位,但成本相对较高,体积较大,不易集成到小型或微型水下航行器中,且在弱光或浑浊的水下环境中表现不佳;激光雷达能够提供高精度的距离和方向信息,在多种光照条件下表现稳定,但成本高昂,体积较大,不适合小型水下航行器,且在水下环境中衰减严重,有效工作范围受限;基于单目相机的传统定位方法(如相似三角形法)虽然成本低廉,易于安装和维护,但需要预先知道焦距等相机内参,而在自动对焦的数码相机中这通常是不可行的,且无法直接获得相对深度和横向偏角等信息;主流的计算机视觉任务数据集,如COCO、VOC,尽管较为丰富和成熟,但均由空气中的物体制作,综上,采用这些数据集训练的目标检测模型对水下目标进行检测时,由于水波、湍流、折射的因素,图像存在失真的情况,导致无法进行连续、稳定检测,从而影响目标检测定位的连续性和准确性。
因此,需要提供一种基于运动反演的单目相机水下目标检测定位方法以解决上述问题。
实现思路