發(fā)布時(shí)間：2020-06-27 14:18

【摘要】：由于水下無(wú)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(lái)對(duì)其進(jìn)行能量補(bǔ)充�？梢�(jiàn),UUV的水下回收是UUV的重點(diǎn)研究方向,在UUV回收時(shí),如何對(duì)回收裝置進(jìn)行跟蹤是UUV回收過(guò)程中的要點(diǎn)。本文以UUV叉柱式回收方式為背景,研究回收過(guò)程中對(duì)目標(biāo)光源的跟蹤問(wèn)題。具體研究?jī)?nèi)容如下:UUV叉柱式回收中的單目視覺(jué)系統(tǒng)。提出了“L型控位”的回收策略來(lái)實(shí)現(xiàn)UUV的叉柱式回收。采用D550水下手電筒作為目標(biāo)光源設(shè)計(jì)了L型光源陣列和Tritech公司的水下攝像機(jī)Tornado組成了單目視覺(jué)系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上,介紹了單目視覺(jué)系統(tǒng)的模型和設(shè)計(jì)了單目視覺(jué)系統(tǒng)的定位方法。此外,在UUV縱傾角存在的情況下改進(jìn)了艏向偏差角算法,通過(guò)對(duì)水池試驗(yàn)采集到的樣本仿真,驗(yàn)證了改進(jìn)艏向偏差角算法的有效性。UUV叉柱式回收中的目標(biāo)光源識(shí)別。由于水下環(huán)境的復(fù)雜多變,水下圖像需要先進(jìn)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(duì)圖像進(jìn)行濾波操作;針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中光源面積大小不等的問(wèn)題,采用閾值分割的方法進(jìn)行分割操作。提出了基于斜率和相對(duì)距離的目標(biāo)識(shí)別方法,可以識(shí)別出L型光源陣列的目標(biāo)光源并計(jì)算出它們的像素坐標(biāo)。然后,根據(jù)偽光源的位置不同,分別設(shè)計(jì)了基于幾何關(guān)系和光源面積的偽光源去除方法。當(dāng)目標(biāo)光源處在背景光環(huán)境下,采用卷積濾波的目標(biāo)識(shí)別方法處理背景光。UUV叉柱式回收中的目標(biāo)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(jì)了基于核相關(guān)濾波的目標(biāo)跟蹤方法。該方法主要分為:訓(xùn)練正負(fù)樣本、訓(xùn)練核相關(guān)濾波器、快速檢測(cè)目標(biāo)光源以及更新核相關(guān)濾波器的模型。為了適應(yīng)攝像機(jī)移動(dòng)過(guò)程中目標(biāo)光源尺度變換的情況,設(shè)計(jì)了基于目標(biāo)尺度變換的核相關(guān)濾波(KCF)算法。針對(duì)目標(biāo)光源被遮擋的情況,設(shè)計(jì)了基于背景減除法的KCF算法。UUV叉柱式回收中的目標(biāo)跟蹤模擬試驗(yàn)。首先介紹了目標(biāo)跟蹤試驗(yàn)的硬件組成和總體流程;其次設(shè)計(jì)了UUV目標(biāo)跟蹤模擬試驗(yàn)方案,該方案大體分為三部分:檢測(cè)水下攝像機(jī)可視區(qū)域、UUV在單自由度下的目標(biāo)跟蹤和UUV在目標(biāo)遮擋情況下的目標(biāo)跟蹤;然后進(jìn)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(biāo)跟蹤模擬試驗(yàn);最后通過(guò)對(duì)水池試驗(yàn)結(jié)果分析驗(yàn)證了KCF算法、基于尺度變換的KCF算法以及基于目標(biāo)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41;TN713;U674.941
【圖文】：

圖 1.1 Thales UUV 的吊機(jī)式水面回收方式收方式具有系統(tǒng)安裝方式簡(jiǎn)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(gè)設(shè)備具代表性的是美國(guó)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(diǎn)，目前應(yīng)用于各類(lèi)中小型 UUV 的回收作業(yè)中。 吊機(jī)式回收中最具有代表性的是 ODIM Brooke Ocean 開(kāi)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(jī)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(jiǎn)單且靈活等特點(diǎn)，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(hào)：2731921