[发明专利]一种基于视觉识别的简易水下测距方法

权利要求书

1.一种基于视觉识别的简易水下测距方法，其特征在于：水下测距方法通过水下测距装置配合图像摄取、图像判断、图像分析、距离计算的步骤实现距离的测量，所述水下测距装置包括用于测量基准信息的图像标识卡、用于摄取图像标识卡数字画面的水下摄像头以及用于处理水下摄像头摄取的数字画面的图像处理器，图像标识卡上具有信息隐藏图案，图像标示卡位于待测物体上，水下摄像头位于图像标识卡的对面，在测距时，由水下摄像头摄取图像标识卡上的信息隐藏图案，并将摄取的数字画面信息反馈给图像处理器，再由图像处理器对数字画面信息进行分析并计算出水下摄像头与图像标识卡之间的距离；

所述信息隐藏图案由93个1cm×1cm的正方形小黑块组成除第1列之外，呈10*9矩形阵列排布方式组合而成的不规则阵列，矩阵阵列第1-10行，第2至10列中每个小黑块之间的间距为1cm； 但是第一列只有3个小黑块，其中，第一个小黑块的位置为(1,1)，即第1行、第1列，第二个小黑块的位置为(5,1)，即第5行、第1列，第三个小黑块的位置为(10,1)，即第10行、第1列，该第一列特殊的排列形式为图像标识卡提供起始位；

所述水下测距方法步骤具体为：

a)图像摄取：将水下摄像头置于图像标识卡前方并调整水下摄像头焦距后，得到图像标识卡的清晰的图像，并将图像反馈给图像处理器，并找到信息隐藏图案的特征列，即信息隐藏图案的第一列起始列；

b)图像判断：图像处理器在接收到水下摄像头传输过来的图像后，判断图像标识卡是否有所形变，如果发生形变，则先进行形变分析；如果没有发生形变，则连接起始列中的三个正方形小黑块，判断其是否在一条直线；

c)图像分析：如果起始列中的三个正方形小黑块在一条直线上，测量起始列中第一个小黑块与第二个小黑块的距离、第二个小黑块与第三个小黑块的距离；

如果起始列中的三个正方形小黑块不在一条直线上，则依次测量第二列中每两个小黑块之间的距离，即依次测量第二列中第一个小黑块与第二个小黑块之间的距离、第二个小黑块与第三个小黑块之间的距离、第三个小黑块与第四个小黑块之间的距离·······第九个小黑块与第十个小黑块之间的距离；

d)距离计算：对于起始列三个小黑块都在一条直线上的情况，其距离比值为

其中x1为水下摄像头摄取的距离，y1为像距，y2为物距；

则摄像头与被测物体的距离为

对于起始列三个小黑块不在一条直线上，则提取第二列，依次计算第二列每两个小黑块物距与像距所对应的距离，并对其结果进行加权平均

2.根据权利要求1所述的基于视觉识别的简易水下测距方法，其特征在于：所述形变分析步骤为：

①测量形变的图像标识卡中每一个小黑快的数据点pi(xi,yi)，其中i＝1,2,…,m；

②设拟合多项式为

y＝a0+a1x+…+akxk (4)

③计算各点到曲线的距离之和，即偏差平方和

④为了求得符合条件的值，对等式右边求ai偏导数

⑤将等式左边进行化简，可以得到

⑥将上述等式表示为矩阵形式

⑦化简公式(8)得到其范德蒙得关系矩阵

可见X·A＝Y，则A＝(X’·X)-X’·Y，可以计算出系数矩阵A，此时得到拟合曲线，完成形变分析，并根据该形变分析得出图像标识卡上的各个小黑块实际的位置，然后再连接起始列中的三个正方形小黑块，判断其是否在一条直线。