基于双目视觉的水下连接器位姿测量方法

水下连接器的对接作业是水下工程作业的重要环节,针对目前依靠摄像机传回视频进行作业过程中存在的操作难度大、依赖操作员经验的问题,设计基于双目视觉的水下连接器位姿测量方法。该方法首先根据水下连接器的颜色特征确定检测范围,之后在检测范围中以水下连接器为模板进行初步定位,然后根据水下连接器端面的成像特点检测椭圆特征,并进行双目匹配获得相关三维点坐标,最后计算得出水下连接器的位姿。实验表明,该方法位置测量平均误差1.3%,姿态测量平均误差3.5°,可以较好地为水下连接器对接作业提供参考。     

基于单双目切换的自主式水下机器人视觉定位方法

为了解决以双目视觉为主导的自主式水下机器人（AUV）对接回收过程中出现的单一摄像机遭受遮挡或因水下环境特殊而发生故障的问题，提出一种基于单双目切换的AUV视觉定位方法。该方法通过自适应阈值法区分图像中的光源与背景，通过中心加权质心检测法提取光源中心，并以光源中心点数量为判定条件选取单目或双目视觉定位，添加水体折射参数提高定位精度。试验结果显示，采用该方法的定位耗时相比以往减少约70%，定位结果输出稳定，对接精度在允许范围内。该方法在AUV回收对接过程中通过牺牲部分定位精度来提高对接的实时性和鲁棒性，保障AUV成功对接回收。     

基于神经网络的水下对接引导算法

针对水下机器人对接过程中近距离引导定位的问题,为实现准确可靠的水下对接,设计了一种基于神经网络的水下对接引导算法。算法主要分为两部分:1)检测部分,该检测算法区别于传统的图像处理,基于YOLOv3的神经网络,加入DenseNet思想,实现了一种鲁棒性强,可靠以及准确率高的目标检测算法。区分了目标物与无关背景信息,用于提供水下对接站在二维图像下的位置信息。2)位姿估计部分,用于恢复水下机器人与中继器之间的相对位置信息,从而能够根据相对位置信息,完成近距离的水下对接引导。经过实验对比分析,验证了算法的可行性,并证明了改进的目标检测算法能够更精确地完成对中继器的位置检测,提高了对位姿估计的准确率。     

一种激光雷达与双目相机外参数标定方法

针对异质传感器坐标系融合的准确性问题，提出一种利用圆柱面标定物以离线方式计算激光雷达与双目相机的外参数标定方法。通过分析圆柱面点云的三维几何特性，二维化圆柱面点集，并拟合多个平面椭圆实现圆柱面的检测，识别圆柱面图像的棋盘格角点并进行角点三维重建，利用基于邻域法向量的拟合算法拟合圆柱面，并根据最小化投影距离约束条件对激光雷达与双目相机的位姿关系进行计算。仿真与试验结果表明：激光雷达识别圆柱面的半径误差最大为8mm，双目相机识别圆柱面的半径误差最大为40 mm；且根据外参数标定结果，圆柱面圆度值符合误差特性，这验证了圆柱面标定物应用于激光雷达与双目相机外参数标定的有效性与准确性。     

船体曲板成型在线检测技术与系统应用介绍

针对船舶制造过程中曲板成型工艺,分析了不同检测方法的优缺点,提出了基于主动双目激光三维扫描的船体曲面成型检测方法,建立了主动双目视觉测量的应用流程,研制了一套基于主动双目激光三维扫描的船体曲面成型检测原型系统,实现了水火弯板过程中船体曲面的在位检测、偏差计算与显示.     

基于视觉的集装箱海上并靠吊装位姿识别

舰船在远海进行并靠补给时受波浪影响两船之间会产生无规律的相对运动，给补给集装箱吊装工作带来了很大挑战，急需一种能够在较高海况下辅助人工的自动化吊装系统。针对这一问题，本文提出了一种基于单目视觉和ArUco标志点相结合的集装箱位姿检测方法。首先，介绍了带有视觉系统的并联吊装系统主要组成部分，简要分析了控制流程及方法；然后，根据实际集装箱码放流程，设计了适用的ArUco标志点布放和检测方案，介绍了相机标定、ArUco标志点检测及集装箱位姿估计方法；最后，搭建模拟试验平台测试视觉位姿识别的精度、速度和不同光照条件下的鲁棒性。试验结果表明，在普通工控PC平台上，最低识别速度在15Hz以上，姿态角平均误差为 ，位移量平均误差为 ，可以满足并靠吊装要求。     

双目立体视觉测量系统的设计与实现

依据双目立体视觉原理,对双目立体视觉测量系统的设计与实现展开研究,介绍了双目立体视觉测量系统的组成,对系统涉及的主要关键技术进行了详细的探讨。结合相关硬件设备,利用VC6．o和Matlab软件开发平台实现了双目立体视觉测量系统,经过实验验证该系统能够对运动物体的轴线三维姿态进行高精度的测量。     

基于双目视觉的穿梭油轮外输作业自动监测方法

针对复杂工况下穿梭油轮外输作业中的安全距离预警问题，提出一种基于双目视觉智能感知的自动监测方法。结合轻量化模块GhostNet和ECA注意力机制，提出一种面向穿梭油轮关键特征区域检测的YOLOv5-Light算法；综合考虑穿梭油轮多关键特征融合的深度信息，采用多步多尺度滤波方法计算穿梭油轮与石油开采平台之间的距离；利用卡尔曼滤波对实时计算的距离进行处理及相关预警信息输出。创建面向海上安全作业监测的大规模穿梭油轮检测图片数据集，并对其进行数据增强以提升场景覆盖度。试验结果表明：所提方法可提升效率，每秒关键特征区域检测的召回率为99.85%，在100 m范围内，距离预测误差小于2.5%。     

基于蠕动原理拱泥机器人方案研究

本文针对目前沉般打捞作业中潜水员手工攻打千斤洞的现状,首次提出了拱泥机器人的概念。它基于蚯蚓在泥土中爬行的运动机理,可以在水下泥土环境中按预定轨迹从沉船底部一侧向另一侧蠕动爬行,并随时根据检测到的位置和力信息调整运动位置和姿态。将地下穿孔机的冲击原理与蚯蚓的蠕动机理相结合,提出了一种头部冲击式的拱泥机器人的方案。研究了拱泥机器人的运动控制与位姿检测方案,并建立了拱泥机器人在水下泥土环境中作业的力学模型。     

基于PLC的大型船体分段合拢对接控制系统

设计一种基于PLC的大型船体分段液压自动对中合拢控制系统,能够快速准确地进行船体分段的顶升、平移、位姿调整及行走对接,从而实现了船体分段合拢对接作业的自动化,可减少大型吊车的占用时间,提高作业效率,并具有安全、可靠、低作业成本等优点.     

基于DSP的船舶电力推进系统滤波装置控制器设计

小型船舶电力系统中非线性负载多、谐波污染严重。针对这一情况,本文设计一款基于DSP的电力系统滤波装置控制器,该控制器结构简单,稳定性好,实验证明该控制器能有效降低谐波污染,具有一定实用价值。     

基于多波束点云的水下柱桩及桩间距高精度确定方法

受海水介质环境复杂、桩体倾斜以及测量误差大的影响,水下圆柱桩位置的高精度、低成本、高效率确定一直是港口工程建设中的一个难点。为此,提出了一种基于多波束点云的水下圆柱桩及桩间距高精度确定方法。该方法首先基于多波束测量实现桩体及海床点云数据低成本、高效获取。考虑桩体属性信息、点云法向量和高程等几何信息,利用一种综合阈值分割方法实现了桩体点云的有效提取。还提出了顾及桩体形态、测量误差的桩体中心位置综合确定方法,实现桩体相对位置和桩间距的高精度确定。该方法得到了实际工程验证,取得了优于5 cm的桩体相对位置和桩间距确定精度。     

自主式水下航行器水下回收融合引导技术方案及算法

[目的]为解决母艇携载的自主式水下航行器(AUV)在水下自主回收和对接的问题,基于惯导(INS)、声学超短基线定位(USBL)、光学等信号引导的多源数据融合,提出一种面向移动平台的AUV水下回收对接引导方法.[方法]为此,设计融合多传感器信息的扩展联邦卡尔曼滤波器,采用分散滤波并再经信息融合方法以提高滤波精度.分别以I...     

水声定位标定系统水下基准位置不确定度分析

水声定位标定系统中水下基准(模拟目标声信号)位置的测量精度直接影响到对水声定位系统定位误差的考核。通过对水下基准中心位置不确定度的分析,为系统减小水声定位系统测量误差提供了理论参考,经海试证明该不确定度分析方法对提高水声定位系统标定精度有效。     

高精度水下基准位置测量及误差分析

水下基准位置的精确测量是水声高精度定位标定系统的关键技术,它的方位精度直接影响到水声定位系统定位误差的计量。文章详细分析了水下基准安装柱扰曲形变、GPS定位误差、罗经测向误差、纵倾横摇角测量误差对高精度定位标定系统水下基准位置的影响,为工程应用上的误差控制提供了一定的理论支持。     

基于测距声纳与光视觉的水下目标定位方法研究

针对无人水下航行器作业环境的特殊性以及任务需求,为提高光视觉的定位精度,提出了一种基于测距声纳与光视觉的水下目标定位方法。该方法根据摄像机成像的特点,利用测距声纳与摄像机的几何关系设计水下目标定位算法。本文针对规则的水下目标进行定位算法设计,然后通过对水池试验采集的图像中的目标进行定位验证以及误差分析,证明了该定位系统具有较高的定位精度,满足水下作业的需求。     

基于差分甚低频定位信息的惯导输出校正

惯性导航系统是核潜艇水下导航主要手段之一，然而惯导的定位误差是累积发散的，必须利用外位置信息进行校正。甚低频导航可实现水下定位，因此可利用其位置信息完成惯导水下输出校正，主要对基于差分甚低频位置信息实现惯导输出校正进行仿真分析，结果证明该方法的有效性。     

基于频率特性的传感器动态测量不确定度评估

文章以《测量不确定度表达指南（GUM）》中的B类评定方法为基础,根据传感器的频率特性,以幅频特性计算动态测量的相对误差,评估测量值区间半宽和置信因子,然后进一步结合相频特性,评定传感器动态测量不确定度,从而提出了一种基于传感器频率响应特性的测量不确定度评估的通用方法。最后以一种加速度传感器的振动实验为例,验证了上述方法。     

多波束倾斜安装技术在水下检测工程中的应用

由于常规多波束系统垂直安装，无法精确测量临岸水域、码头、防波堤、丁坝、海岛礁等特殊水下地形地貌。针对这一难题，进行了多波束倾斜安装和校准的技术研究。采用多波束倾斜安装的方法，增加相关侧的波束数量，测量能够达到吃水线位置。水深成果精度满足规范及工程需求，实现了水下特殊地形地貌的全覆盖测量，为水上水下一体化模型提供技术支撑，可以广泛应用在水下检测工程中。