[发明专利]一种基于视觉分析的水下测量救生装置

说明书

技术领域

本发明属于水下测量与救生研究领域，具体涉及一种对人的水下运动实时测量的、人的水下行为分析的、可自动报警的、基于视觉分析的水下测量救生装置。

背景技术

由于水下的环境比较复杂，水下活动的人可能遇到突发情况，导致水下运动不能正常进行，或者正在进行水下工作的人发生危险，传统的水下救生工作依靠救生员发现危险并且进行施救，这导致发现危险的时间不及时，有的时候甚至不能发现危险；传统的人工救生即使成功，往往也不知道导致危险发生的原因是什么；并且人工的救生系统主观性强、经济性低、效率低下。

发明内容

本发明的目的是解决水下运动人员工作过程中无法进行直接观测、发生危险时无法及时进行报警的问题，提供一种基于视觉分析的水下测量救生装置。

本发明的目的是这样实现的：包括视觉跟踪系统、光电转换电路、放大电路、单片机、滤波器、接口，报警装置，防水外壳，视觉跟踪系统由单个摄像头组成，摄像头的输出端与光电转换电路(2)相连；光电转换电路(2)的输入端与摄像头(1)相连，输出端与放大电路(3)相连；放大电路(3)的输入端与光电转换电路(2)相连，输出端与单片机(4)相连；单片机(4)的输入端与放大电路(3)、滤波器(5)相连，输出端与滤波器(5)、接口(6)、报警装置(7)相连；滤波器(5)的输入端与单片机(4)相连，输出端与单片机(4)相连；接口(6)的输入端与单片机(4)相连；报警装置(7)的输入端与单片机(4)相连。

本装置采用的目标运动参数为某一时刻目标的位置和速度，在跟踪过程中,由于相邻两帧之间的间隔较短,一般情况下,目标的运动状态变化较小,所以假设目标在单位时间内为匀速运动。定义Kalman滤波器系统状态是一个四维向量x_k＝{x_cky_ckx_vky_vk}，其中，x_ck，y_ck分别是目标在x轴y轴上的位置，x_vk，y_vk分别是目标在x轴y轴方向的速度。对于检测出的目标，从图像中我们只能观测出目标的位置，所以系统中采用的观测向量z_k＝[xz_kyz_k]^T。

由于假设目标是在单位时间间隔内作匀速运动，所以状态转移矩阵定义为：

Ak,k-1=1010010100100001]]>

同时,观察矩阵仅涉及物体的位置，因此设定为：