[发明专利]一种仿生航行器多视角相似度综合评估方法

说明书

本发明涉及一种仿生航行器多视角相似度综合评估方法，首先从仿生航行器和真实生物的不同角度采集图像，提取它们的轮廓，并通过轮廓点采样方法得到尽可能均匀的轮廓采样点。其次，采用形状上下文算法计算相似度评价矩阵。最后，通过形状上下文距离计算每个视图之间的相似度。对每个视图的相似度进行加权求和，得到仿生航行器的整体外形相似度。该方法基于形状上下文算法计算仿生航行器的相似度值，为其外形和结构优化指明了方向。

技术领域

本发明属于水下航行器的相似度评价方法，涉及一种仿生航行器多视角相似度综合评估方法。

背景技术

无人潜航器作为一种智能的水下载体平台，在资源勘探、敌情侦察等军民用作业任务中具有广泛应用，如水文信息采集、水下及水面目标监测等。为了进一步提高航行器的效率、机动性和生物亲和性，仿生水下航行器已成为国际研究热点。

随着仿生航行器研究的深入，相似度的提高可以大大提高其稳定性和灵活性。建立仿生航行器仿真度的多视角相似度综合评估方法，可为仿生航行器外形设计方法的制定提供依据。传统的仿生相似度评价方法轮廓点采样不够均匀，无法准确评估相似度。为了衡量仿生相似度，传统方法一般是通过曲率等信息提取轮廓中的特征点进行相似度评价。但是，这种方法只利用了轮廓中某一部分的特定信息，而没有考虑到整个图形的全局信息，导致仿生相似度评价结果难以准确反映仿生航行器与生物原型之间的相似性与差异性，故采用传统的方法进行仿生相似度评价结果不够准确，需要设计一种新的相似度评价方法，为仿生航行器的研究和设计提供科学的决策依据。而在公开的文献中，还未有通过多视角观测获取全局信息来实现相似度综合评估的例子。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种仿生航行器多视角相似度综合评估方法，实现仿生航行器与真实生物的仿生相似度评价。

方法的特点是：为了确保轮廓的均匀采样，使用Jitendra采样方法对轮廓点进行采样。为了利用轮廓图的全局信息进行相似度评价，采用形状上下文算法计算形状上下文距离，并结合三视图对应的相似度值，得到仿生航行器的整体相似度值。

技术方案

一种仿生航行器多视角相似度综合评估方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：分别采集真实生物以及该生物的仿生航行器三维外观的三视图，对每个视图分别采用Canny算子，得到仿生航行器和真实生物各个视图的轮廓，随后采用Jitendra采样方法对每个视图的轮廓进行轮廓点采样，得到各自三视图的轮廓点采样图；

步骤2、构建相似度评价矩阵：对每一个轮廓点采样图，以每个轮廓点为中心，构建一个对数极坐标系，将该点与其余采样点间距离的对数值log r分为多个区域；

从中心点的正上方开始，沿顺时针方向将360°分为多个区域，然后将其余轮廓点映射到每个区域；

统计落在每个区域轮廓点的数量，构建形状上下文直方图；

将每个区域轮廓点的数量除以落在所有区域的轮廓点的数量以进行归一化，生成此视图下的形状上下文矩阵；

对所有轮廓点采样图实施步骤2，得到三种视图下仿生航行器和生物的形状上下文矩阵。

步骤3：将仿生航行器的轮廓图像中的每一点对，对应一个直方图向量，记为g_i(k)；真实生物的轮廓图像中的每一点对，对应一个直方图向量，记为h_i(k)；采用卡方公式计算相似度评价矩阵，得到不同视图下关于形状上下文的相似度评价矩阵C_s：

其中：g_i和h_i代表仿生航行器和真实生物在不同视图下的轮廓点，i表示不同视图；