一种水下激光导引方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种激光导引方法，具体地说是一种水下激光导引方法。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展，对海洋的开发越来越受到重视，由于受到人生理条件的限制，水下开发的绝大部分工作需借助水下设备完成，水下航行器(水下航行器)作为一种必不可少的工具，越来越被重视，具有广泛的应用前景和重要的科研价值。但是受体积和质量限制，水下航行器所携带的能源十分有限，长时间作业时必须与对接平台建立连接以补充能量并交换信息。激光由于其单色性好、方向性强、光功率集中、难以窃听、成本低等特点可以被用于水下航行器的对接导引，如何通过对激光束进行信息处理获得水下航行器相对于对接平台的位置关系是实现激光导引的关键。
【发明内容】
[0003]本发明提供的水下激光导引方法，能够得出水下航行器相对于对接平台的相对位置关系，实现激光导引，为水下航行器进行姿态调整提供依据，保障对接成功率。
[0004]为了解决上述的技术问题，本发明采用下述技术方案:通过以下步骤对激光束光斑信息进行处理，得到水下航行器与对接平台间的相对位置关系；
[0005](I)对接平台向水下航行器发出激光束，将光斑椭圆的长、短轴、转角和圆心坐标信息所对应的水下航行器与对接平台间的位置相对偏差事先存入水下航行器端的中央处理器中；
[0006](2)水下航行器端通过光电成像装置对激光束进行成像得到光斑信息；
[0007](3)中央处理器对光斑信息进行图像识别，得出椭圆的长、短轴、转角和圆心坐标信息；
[0008](4)根据此信息查出水下航行器与对接平台间的相对位置偏差关系，水下航行器根据此偏差关系，调整自身姿态驶向对接平台。
[0009]采用本发明的有益效果是，仅通过对一束激光束进行信息处理，得出水下航行器相对于对接平台的相对位置关系。实现了对水下航行器的激光导引，提高了成功率与准确度。
【附图说明】
[0010]图1是本发明所述一种水下激光导引方法的流程示意图；
[0011]图2是本发明所述一种水下激光导引方法的光斑示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0013]在图1和图2中，通过以下步骤对激光束光斑信息进行处理，得到水下航行器与对接平台间的相对位置关系；
[0014](I)对接平台向水下航行器发出激光束，将光斑椭圆的长、短轴、转角和圆心坐标信息所对应的水下航行器与对接平台间的位置相对偏差事先存入水下航行器端的中央处理器中；
[0015](2)水下航行器端通过光电成像装置对激光束进行成像得到光斑信息；
[0016](3)中央处理器对光斑信息进行图像识别，采用Hough变换法作为最优化光斑中心检测算法首先对光斑信息进行找圆处理，扫描源图像，对源图像求梯度，并且对求得的梯度图像进行阈值变换，得到二值图像，对梯度值不为O的像素点找到其在原图中的位置，求其梯度方向角，并求圆心坐标。对求得的和对二维的累加数组进行累加当梯度图像的扫描完成之后，累加数组中其值最大的元素对应的(x0，y0)就是被检测圆的圆心坐标。得到圆心坐标后，从坐标起逐个遍历像素点即可得到准确的r值。若找圆失败，则进行椭圆检测，首先应从原始图像中提取出边缘信息，并转换为单一宽度的边缘图像，设边缘像素值为I，其他像素值为0，即对边缘图进行了二值化。将边缘像素的坐标存入数组V中，数组大小为N，求得椭圆上的对应斜率相同的边缘点对，对两个可能的对称点之间的距离进行判断，当小于一定的阈值时，这两点一定不是真正的对称点，可能是边缘上的邻点。这一阈值一般应大于3，也可根据图像的具体情况进行适当设置，设两对称点的坐标分别为(Xl，yl)和(x2，y2)，则中点坐标为^=(11+12)/2，7=(71+72)/2，初始化一个二维累加数组厶(!11，11)=0;其中111，11为原始图像的行列大小，对各类斜率分别计算中点坐标(x，y)，并使累加器数组A(x，y)加1，累加器数组A中的最大值所对应的坐标即为椭圆的中心(p，q)，代入椭圆方程中，从边缘像素的坐标数组V中选取数据，则只需要在三维空间中采用Hough变换对参数长轴a，短轴b进行统计，得到峰值超过一定阈值的一组参数即为椭圆的a，b。得出椭圆的长、短轴、转角和圆心坐标信息；
[0017](4)根据此信息查出水下航行器与对接平台间的相对位置偏差关系，水下航行器根据此偏差关系，调整自身姿态驶向对接平台。
[0018]须陈明，以上所述乃是本发明的较佳实施例，若以本发明的构想所作的改变，其产生的功能作用仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的范围内。
【主权项】
1.一种水下激光导引方法，其特征是:通过以下步骤对激光束光斑信息进行处理，得到水下航行器与对接平台间的相对位置关系； (1)对接平台向水下航行器发出激光束，将光斑椭圆的长、短轴、转角和圆心坐标信息所对应的水下航行器与对接平台间的位置相对偏差事先存入水下航行器端的中央处理器中； (2)水下航行器端通过光电成像装置对激光束进行成像得到光斑信息； (3)中央处理器对光斑信息进行图像识别，得出椭圆的长、短轴、转角和圆心坐标信息； (4)根据此信息查出水下航行器与对接平台间的相对位置偏差关系，水下航行器根据此偏差关系，调整自身姿态驶向对接平台。
【专利摘要】本发明公开一种用于水下激光导引方法，包括对接平台、水下航行器、光电成像装置、中央处理器，通过光电成像装置对激光束进行成像得到光斑信息，中央处理器对光斑信息进行图像识别，得出椭圆的长、短轴、转角和圆心坐标信息，能够得出水下航行器相对于对接平台的相对位置关系，实现激光导引，为水下航行器进行姿态调整提供依据，保障对接成功率。
【IPC分类】G05D1/08
【公开号】CN105629981
【申请号】CN201610079347
【发明人】田维坚, 温亚楠, 朱建鑫
【申请人】青岛市光电工程技术研究院
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年2月4日