一種水天線檢測方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術實施例公開了一種水天線檢測方法及裝置，基于第一相機和第二相機在同一時刻拍攝目標水域得到的圖像，獲得目標水域的水平面在預設三維坐標系中的空間位置，進而，利用水平面的空間位置，獲取水平面在圖像中的投影線，并將該投影線確定為目標水域的水天線。本公開實施例公開的檢測方法和裝置，在目標水域的水面顏色紋理發生變化，或光照發生變化時，能夠準確地檢測到水天線。并且，在拍攝的圖像中不存在真正的水天線，或者水天線被遮擋時，也能夠正確地檢測到水天線在圖像中的位置，有效提高檢測方法及檢測裝置的適應性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及圖像處理
，特別是涉及一種水天線檢測方法及裝置。
技術介紹
水天線是照相機或攝像機對水域進行拍攝得到的圖像中水與天的分界線，對指導船舶安全航行具有重要意義。例如，水面圖像中的水天線能夠檢測位于水面圖像范圍內的水面上的障礙物，并且，根據水天線在水面圖像中的位置以及障礙物在水面圖像中的位置，計算得到障礙物在空間坐標系中的三維坐標，以預警船舶提前避讓。目前，現有的水天線檢測手段主要是基于單目圖像進行水天線檢測，其檢測方法為：利用攝像機采集的水面圖像中每個像素點的像素特征，對水面圖像進行邊緣提取，以提取出水面圖像中存在物體的邊緣線，然后，利用最小二乘法等擬合算法對提取出的邊緣線進行直線擬合，得到至少一條擬合直線，最后，在至少一條擬合直線中確定一條擬合直線作為水天線。但是實際應用中，當船舶航行在狹窄水域、攝像機的拍攝視野并不開闊時，或者，當遠處的水天線被障礙物遮擋時，又或者，當船舶的遠處都是陸地，攝像機采集的水面圖像中可能并不存在真正的水天線時，利用現有水天線的檢測方法無法準確、有效地檢測到水天線；另外，當水面被霧籠罩時，現有水天線的檢測方法會因為水天交匯處圖像的對比度過低而導致檢測失敗，并且，在光照變化較大或水面顏色變化較大時，現有水天線的檢測方法也無法準確地檢測出水天線。
技術實現思路
本專利技術實施例中提供了一種水天線檢測方法及裝置，以解決現有水天線的檢測方法無法正確、準確地檢測出水天線問題。為了解決上述技術問題，本專利技術實施例公開了如下技術方案：一種水天線檢測方法，所述方法包括：分別獲取間隔預設距離的第一相機和第二相機在同一時刻拍攝目標水域得到的圖像，其中，所述第一相機拍攝的圖像為第一圖像，第二相機拍攝的圖像為第二圖像；對所述第一圖像和所述第二圖像中的像素點進行立體匹配，得到所述第一圖像中每一個像素點的視差值；根據所述第一圖像中每個像素點的圖像坐標，以及，所述第一圖像中每一個像素點的視差值，確定所述第一圖像中每個像素點在所述預設三維坐標系中的三維坐標；利用所述第一圖像中多個像素點在所述預設三維坐標系中的三維坐標，確定所述目標水域的水平面在所述預設三維坐標系中的空間位置；根據所述水平面在所述預設三維坐標系中的空間位置，獲得所述水平面在所述第一圖像中的投影線，并將所述投影線確定為所述目標水域在所述第一圖像中的水天線。可選地，所述對所述第一圖像和所述第二圖像中的像素點進行立體匹配，得到所述第一圖像中每一個像素點的視差值，包括：針對所述第一圖像中的每一個像素點，確定所述像素點所在的行，在所述第二圖像的相同行中查找與所述像素點相似性最大的像素點，作為所述第二圖像中與所述像素點相對應的對應像素點；計算所述像素點在所述第一圖像中的列數與所述對應像素點在所述第二圖像中的列數之差，作為所述像素點的視差值。可選地，所述方法還包括：在第一次獲取所述第一相機和所述第二相機拍攝得到的圖像之前，對所述第一相機和所述第二相機進行標定；根據標定結果分別獲得所述第一相機的光心在所述第一圖像中投影的圖像坐標，以及，所述第一相機與所述第二相機之間的所述預設距離；利用所述第一相機的光心在所述第一圖像中投影的圖像坐標，以及，所述第一相機與所述第二相機之間的所述預設距離，建立所述第一相機的光心坐標系，并作為所述預設三維坐標系。可選地，所述根據所述第一圖像中每個像素點的圖像坐標，以及，所述第一圖像中每一個像素點的視差值，確定所述第一圖像中每個像素點在所述預設三維坐標系中的三維坐標，包括：針對所述第一圖像中的每一個像素點，采用以下公式計算所述像素點在預設三維坐標系中的三維坐標：其中，(u1,v1)為所述像素點在所述第一圖像中的圖像坐標，(u0,v0)是所述第一相機的光心在所述第一圖像中投影的圖像坐標，b為所述第一相機與所述第二相機之間的所述預設距離，f為所述第一相機的預設焦距，d為所述像素點相對于所述第二圖像中對應像素點的視差值。可選地，所述利用所述第一圖像中多個像素點在預設三維坐標系中的三維坐標，確定所述目標水域的水平面在所述預設三維坐標系中的空間位置，包括：在所述第一圖像中選取多個像素點作為采樣點，所有所述采樣點組成一個樣本集；監測參考值的數量；將所述參考值的數量與預設參考值數量進行比較；當所述參考值的數量小于預設參考值數量時，在所述樣本集中隨機選取預設采樣點數量個所述采樣點，并利用選取的預設采樣點數量個采樣點在所述預設三維坐標系中的三維坐標，計算包括所述預設采樣點數量個采樣點的目標平面在所述預設三維坐標系中的空間位置；計算所述樣本集中每一個所述采樣點與所述目標平面之間的距離，并計算所有所述距離的中值，將所述中值作為一個所述參考值，在所述參考值的數量上增加1，作為下一次監測得到的參考值的數量；當所述參考值的數量等于預設參考值數量時，在所述預設參考值數量個所述參考值中，選取數值最小的參考值，并將所述數值最小的參考值對應的所述目標平面在所述預設三維坐標系中的空間位置，作為所述水平面在所述預設三維坐標系中的空間位置。可選地，所述方法還包括：查找所述樣本集中的目標采樣點，所述目標采樣點與所述水平面在所述預設三維坐標系中的空間位置之間的距離小于預設閾值；去除所述樣本集中除所述目標采樣點之外的采樣點，并利用僅包括所述目標采樣點的樣本集重新獲取所述水平面在所述預設三維坐標系中的空間位置。可選地，所述根據所述水平面在所述預設三維坐標系中的空間位置，獲得所述水平面在所述第一圖像中的投影線，包括：獲取所述第一相機的光心在所述預設三維坐標系中的空間位置；利用所述第一相機的光心在所述預設三維坐標系中的空間位置，以及，所述水平面在所述預設三維坐標系中的空間位置，計算包含所述第一相機的光心且與所述水平面平行的光心平面在所述預設三維坐標系中的空間位置；利用所述光心平面在所述預設三維坐標系中的空間位置，以及所述第一相機的光心在所述第一圖像中投影的圖像坐標，計算得到所述光心平面在所述第一圖像中的投影線，將所述光心平面在所述第一圖像中的投影線確定為所述水平面在所述第一圖像中的投影線。可選地，所述方法還包括：在獲取所述第一圖像以及所述第二圖像之后，對所述第一圖像和所述第二圖像進行降噪處理。一種水天線檢測裝置，所述裝置包括：圖像獲取單元，用于分別獲取間隔預設距離的第一相機和第二相機在同一時刻拍攝目標水域得到的圖像，其中，所述第一相機拍攝的圖像為第一圖像，第二相機拍攝的圖像為第二圖像；視差值獲取單元，用于對所述第一圖像和所述第二圖像中的像素點進行立體匹配，得到所述第一圖像中每一個像素點的視差值；像素點坐標確定單元，用于根據所述第一圖像中每個像素點的圖像坐標，以及，所述第一圖像中每一個像素點的視差值，確定所述第一圖像中每個像素點在所述預設三維坐標系中的三維坐標；水平面確定單元，用于利用所述第一圖像中多個像素點在預設三維坐標系中的三維坐標，確定所述目標水域的水平面在所述預設三維坐標系中的空間位置；水天線確定單元，用于根據所述水平面在所述預設三維坐標系中的空間位置，獲得所述水平面在所述第一圖像中的投影線，并將所述投影線確定為所述目標水域在所述第一圖像中的水天線。可選地，所述視差值獲取單元，包括：對應像素點查找單元，用于針對所述第一圖像中的每一個像素點，確定所述像素點所在的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種水天線檢測方法，其特征在于，所述方法包括：分別獲取間隔預設距離的第一相機和第二相機在同一時刻拍攝目標水域得到的圖像，其中，所述第一相機拍攝的圖像為第一圖像，第二相機拍攝的圖像為第二圖像；對所述第一圖像和所述第二圖像中的像素點進行立體匹配，得到所述第一圖像中每一個像素點的視差值；根據所述第一圖像中每個像素點的圖像坐標，以及，所述第一圖像中每一個像素點的視差值，確定所述第一圖像中每個像素點在預設三維坐標系中的三維坐標；利用所述第一圖像中多個像素點在所述預設三維坐標系中的三維坐標，確定所述目標水域的水平面在所述預設三維坐標系中的空間位置；根據所述水平面在所述預設三維坐標系中的空間位置，獲得所述水平面在所述第一圖像中的投影線，并將所述投影線確定為所述目標水域在所述第一圖像中的水天線。

【技術特征摘要】
1.一種水天線檢測方法，其特征在于，所述方法包括：分別獲取間隔預設距離的第一相機和第二相機在同一時刻拍攝目標水域得到的圖像，其中，所述第一相機拍攝的圖像為第一圖像，第二相機拍攝的圖像為第二圖像；對所述第一圖像和所述第二圖像中的像素點進行立體匹配，得到所述第一圖像中每一個像素點的視差值；根據所述第一圖像中每個像素點的圖像坐標，以及，所述第一圖像中每一個像素點的視差值，確定所述第一圖像中每個像素點在預設三維坐標系中的三維坐標；利用所述第一圖像中多個像素點在所述預設三維坐標系中的三維坐標，確定所述目標水域的水平面在所述預設三維坐標系中的空間位置；根據所述水平面在所述預設三維坐標系中的空間位置，獲得所述水平面在所述第一圖像中的投影線，并將所述投影線確定為所述目標水域在所述第一圖像中的水天線。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述第一圖像和所述第二圖像中的像素點進行立體匹配，得到所述第一圖像中每一個像素點的視差值，包括：針對所述第一圖像中的每一個像素點，確定所述像素點所在的行，在所述第二圖像的相同行中查找與所述像素點相似性最大的像素點，作為所述第二圖像中與所述像素點相對應的對應像素點；計算所述像素點在所述第一圖像中的列數與所述對應像素點在所述第二圖像中的列數之差，作為所述像素點的視差值。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：在第一次獲取所述第一相機和所述第二相機拍攝得到的圖像之前，對所述第一相機和所述第二相機進行標定；根據標定結果分別獲得所述第一相機的光心在所述第一圖像中投影的圖像坐標，以及，所述第一相機與所述第二相機之間的所述預設距離；利用所述第一相機的光心在所述第一圖像中投影的圖像坐標，以及，所述第一相機與所述第二相機之間的所述預設距離，建立所述第一相機的光心坐標系，并作為所述預設三維坐標系。4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據所述第一圖像中每個像素點的圖像坐標，以及，所述第一圖像中每一個像素點的視差值，確定所述第一圖像中每個像素點在所述預設三維坐標系中的三維坐標，包括：針對所述第一圖像中的每一個像素點，采用以下公式計算所述像素點在預設三維坐標系中的三維坐標：x=b(u1-u0)dy=b(v0-v1)dz=bfd]]>其中，(u1,v1)為所述像素點在所述第一圖像中的圖像坐標，(u0,v0)是所述第一相機的光心在所述第一圖像中投影的圖像坐標，b為所述第一相機與所述第二相機之間的所述預設距離，f為所述第一相機的預設焦距，d為所述像素點相對于所述第二圖像中對應像素點的視差值。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述第一圖像中多個像素點在所述預設三維坐標系中的三維坐標，確定所述目標水域的水平面在所述預設三維坐標系中的空間位置，包括：在所述第一圖像中選取多個像素點作為采樣點，所有所述采樣點組成一個樣本集；監測參考值的數量；將所述參考值的數量與預設參考值數量進行比較；當所述參考值的數量小于預設參考值數量時，在所述樣本集中隨機選取預設采樣點數量個所述采樣點，并利用選取的預設采樣點數量個采樣點在所述預設三維坐標系中的三維坐標，計算包括所述預設采樣點數量個采樣點的目標平面在所述預設三維坐標系中的空間位置；計算所述樣本集中每一個所述采樣點與所述目標平面之間的距離，并計算所有所述距離的中值，將所述中值作為一個所述參考值，在所述參考值的數量上增加1，作為下一次監測得到的參考值的數量；當所述參考值的數量等于預設參考值數量時，在所述預設參考值數量個所述參考值中，選取數值最小的參考值，并將所述數值最小的參考值對應的所述目標平面在所述預
\t設三維坐標系中的空間位置，作為所述水平面在所述預設三維坐標系中的空間位置。6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：查找所述樣本集中的目標采樣點，所述目標采樣點與所述水平面在所述預設三維坐標系中的空間位置之間的距離小于預設閾值；去除所述樣本集中除所述目標采樣點之外的采樣點，并利用僅包括所述目標采樣點的樣本集重新獲取所述水平面在所述預設三維坐標系中的空間位置。7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據所述水平面在所述預設三維坐標系中的空間位置，獲得所述水平面在所述第一圖像中的投影線，包括：獲取所述第一相機的光心在所述預設三維坐標系中的空間位置；利用所述第一相機的光心在所述預設三維坐標系中的空間位置，以及，所述水平面在所述預設三維坐標系中的空間位置，計算包含所述第一相機的光心且與所述水平面平行的光心平面在所述預設三維坐標系中的空間位置；利用所述光心平面在所述預設三維坐標系中的空間位置，以及所述第一相機的光心在所述第一圖像中投影的圖像坐標，計算得到所述光心平面在所述第一圖像中的投影線，將所述光心平面在所述第一圖像中的投影線確定為所述水平面在所述第一圖像中的投影線。8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：在獲取所述第一圖像以及所述第二圖像之后，對所述第一圖像和所述第二圖像進行降噪處理。9.一種水天線檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括：圖像獲取單元...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡庭波，吳濤，安向京，
申請(專利權)人：中國人民解放軍國防科學技術大學，
類型：發明
國別省市：湖南;43