[发明专利]一种用于船舶导航的增强现实方法

权利要求书

1.一种用于船舶导航的增强现实方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)基于本船静态信息参数构建船舶航行运动模型；

(2)将本船当前位置信息、船舶姿态信息及船舶自动识别系统数据三种动态信息参数传输至计算机；

(3)通过网络摄像头组实时拍摄本船所需视场角度内的视频图像，并将视频图像传输至计算机；

(4)通过计算机的视频处理模块对接收到的视频流进行图像校准、裁剪、拼接处理；

(5)根据目标船只的虚实坐标转换的映射关系将所述网络摄像头组的视野内其他船只的三维虚拟模型叠加在视频图像中，同时将海图物标绘制叠加于视频图像中，将实时获取的船身动作输入所述船舶航行运动模型，保持画面中物标与叠加物标三维坐标的动态对齐。

2.根据权利要求1所述的用于船舶导航的增强现实方法，其特征在于，步骤(5)中所述海图物标至少包括浅水区、礁石、沉船。

3.根据权利要求1所述的用于船舶导航的增强现实方法，其特征在于，步骤(1)中所述静态信息包括本船长、宽、高和网络摄像头组中各摄像头当前所处位置及姿态。

4.根据权利要求1所述的用于船舶导航的增强现实方法，其特征在于，步骤(3)中所述网络摄像头组中所需网络摄像头的数量与单个摄像头的水平视场角度、安装环境遮挡角度相关，所述网络摄像头组提供的水平视场角度为各摄像头水平视场角度的叠加之和。

5.根据权利要求1所述的用于船舶导航的增强现实方法，其特征在于，步骤(1)中船舶航行运动模型的构建包括两个步骤：

(11)读取当前的船舶静态信息参数，该静态信息参数包括船舶的长、宽、高、静态吃水深度和摄像头组的固定位置，其中摄像头组中各摄像头的固定位置需要分别输入，形成摄像头参数列表；

(12)在OSG中，通过设置视点，将虚拟相机设置到船高度为0的GPS位置，其朝向与船首向保持一致且与海平面平行，获取最初始的位置姿态矩阵M₁。

6.根据权利要求1所述的用于船舶导航的增强现实方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：

(41)根据张正友相机标定法，获取摄像头组所有摄像头的内参矩阵和畸变参数，将上述参数应用于对摄像头视频流的畸变校准；

(42)根据每个摄像头当前视野范围，将校准之后的视频流裁剪拼接，并输出显示在屏幕中。

7.根据权利要求1所述的用于船舶导航的增强现实方法，其特征在于，所述步骤(5)包括：根据步骤(1)所述船舶静态信息参数和步骤(2)所述动态信息参数，根据船舶航行运动模型对船舶在航行中的瞬时运动方向、运动速度运算，进而计算得到本船当前的位置与姿态；然后使用船体的统一公共参考点(CCRP)作为基准点，生成对当前摄像头组位置和姿态的预估；通过漫游器漫游到摄像头组位置，从而获得虚拟摄像头视角下的虚拟场景视频图像。将虚拟场景视频叠加显示于摄像头视频流之上。

8.根据权利要求7所述的用于船舶导航的增强现实方法，其特征在于，所述网络摄像头组中的摄像头适于360°转动，实时地将摄像头方位的操作参数同步到船舶航行运动模型中，更新摄像头姿态信息；根据摄像头的位置和姿态调整叠加物标的位置，达到动态对齐的效果。