【摘要】：由于水下無人航行器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)體積的限制,使得自身攜帶的能量有限,所以需要定期回收UUV來對其進行能量補充�？梢�,UUV的水下回收是UUV的重點研究方向,在UUV回收時,如何對回收裝置進行跟蹤是UUV回收過程中的要點。本文以UUV叉柱式回收方式為背景,研究回收過程中對目標光源的跟蹤問題。具體研究內(nèi)容如下:UUV叉柱式回收中的單目視覺系統(tǒng)。提出了“L型控位”的回收策略來實現(xiàn)UUV的叉柱式回收。采用D550水下手電筒作為目標光源設(shè)計了L型光源陣列和Tritech公司的水下攝像機Tornado組成了單目視覺系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上,介紹了單目視覺系統(tǒng)的模型和設(shè)計了單目視覺系統(tǒng)的定位方法。此外,在UUV縱傾角存在的情況下改進了艏向偏差角算法,通過對水池試驗采集到的樣本仿真,驗證了改進艏向偏差角算法的有效性。UUV叉柱式回收中的目標光源識別。由于水下環(huán)境的復(fù)雜多變,水下圖像需要先進行圖像濾波、圖像分割這兩種預(yù)處理操作。由于水下噪聲多為椒鹽噪聲,因此采用中值濾波對圖像進行濾波操作;針對實際應(yīng)用中光源面積大小不等的問題,采用閾值分割的方法進行分割操作。提出了基于斜率和相對距離的目標識別方法,可以識別出L型光源陣列的目標光源并計算出它們的像素坐標。然后,根據(jù)偽光源的位置不同,分別設(shè)計了基于幾何關(guān)系和光源面積的偽光源去除方法。當目標光源處在背景光環(huán)境下,采用卷積濾波的目標識別方法處理背景光。UUV叉柱式回收中的目標跟蹤方法。首先介紹了核相關(guān)濾波的基本理論,如循環(huán)矩陣、嶺回歸、核函數(shù)、HOG特征,其次,設(shè)計了基于核相關(guān)濾波的目標跟蹤方法。該方法主要分為:訓(xùn)練正負樣本、訓(xùn)練核相關(guān)濾波器、快速檢測目標光源以及更新核相關(guān)濾波器的模型。為了適應(yīng)攝像機移動過程中目標光源尺度變換的情況,設(shè)計了基于目標尺度變換的核相關(guān)濾波(KCF)算法。針對目標光源被遮擋的情況,設(shè)計了基于背景減除法的KCF算法。UUV叉柱式回收中的目標跟蹤模擬試驗。首先介紹了目標跟蹤試驗的硬件組成和總體流程;其次設(shè)計了UUV目標跟蹤模擬試驗方案,該方案大體分為三部分:檢測水下攝像機可視區(qū)域、UUV在單自由度下的目標跟蹤和UUV在目標遮擋情況下的目標跟蹤;然后進行了UUV在縱橫向變化、垂向變化、艏向變化以及遮擋狀態(tài)下的目標跟蹤模擬試驗;最后通過對水池試驗結(jié)果分析驗證了KCF算法、基于尺度變換的KCF算法以及基于目標遮擋狀態(tài)下的KCF算法的合理性和有效性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.41;TN713;U674.941
【圖文】：

圖 1.1 Thales UUV 的吊機式水面回收方式收方式具有系統(tǒng)安裝方式簡單且靈活等設(shè)備的回收作業(yè)中，A 形架式回收中最具面回收方式，如圖 1.2 所示。 1.2 REMUS UUV 的 A 形架式水面回收方方式目前應(yīng)用于需要連續(xù)釋放多個設(shè)備具代表性的是美國海軍水面戰(zhàn)中心巴拿馬如圖 1.3 所示。

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文少等特點，目前應(yīng)用于各類中小型 UUV 的回收作業(yè)中。 吊機式回收中最具有代表性的是 ODIM Brooke Ocean 開發(fā)的 Thales UUV 的水面回收方式，如圖 1.1 所示。圖 1.1 Thales UUV 的吊機式水面回收方式②A 形架式水面回收方式具有系統(tǒng)安裝方式簡單且靈活等特點，目前應(yīng)用于各種UUV 及其他水下作業(yè)設(shè)備的回收作業(yè)中，A 形架式回收中最具有代表性的是 Hydroid公司 REMUS UUV 的水面回收方式，如圖 1.2 所示。

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本文編號：2731921