申请/专利权人：北京航空航天大学

申请日：2022-06-13

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN115014354B

主分类号：G01C21/20

分类号：G01C21/20;G01C1/00;G06T7/62;G06T7/66;G06T7/80;G06V20/05;G06V10/77

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2022.09.23#实质审查的生效;2022.09.06#公开

摘要：本发明涉及一种水下太阳光斑和偏振场自适应融合的罗盘计算方法。首先通过微阵列偏振相机获取水下图像和偏振方位角，图像方面提取太阳光斑中心估计太阳矢量，并计算图像自适应融合因子；偏振方面由水下偏振方位角反演大气偏振E‑矢量，根据瑞利散射模型估计太阳矢量，并计算偏振自适应融合因子。最后，根据自适应融合因子融合太阳光斑和偏振场两种信息计算相机系下的太阳矢量，在水平面进行投影，并结合太阳年历获取地理系下的太阳方位角，最终得到相机的罗盘信息。本发明综合利用水下太阳光斑和偏振场信息进行自适应融合，可在不同水深下获取准确可靠的航向信息，可推广于水下图像式偏振传感器辅助导航应用场景。

主权项：1.一种水下太阳光斑和偏振场自适应融合的罗盘计算方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1、首先通过水下水平放置的微阵列偏振相机获取原始图像，对原始图像进行噪声滤波、阈值处理及二值化后得到太阳光斑图像，提取太阳光斑中心坐标xs,ys，由相机成像几何模型和折射定律得到图像估计太阳矢量SF；步骤2、根据步骤1得到的太阳光斑图像，由像素点个数计算太阳光斑的周长LF和面积AF，根据面积和周长评估当前水深采集的太阳光斑信息质量，反映受水面波动等影响程度，计算图像自适应融合因子ωF；步骤3、获取微阵列偏振相机的偏振方位角图像，取偏振方位角图像中n个像素点，结合相机成像几何模型和菲涅尔折射公式，由水下偏振方位角反演其对应的大气偏振E-矢量根据大气偏振E-矢量与太阳矢量垂直关系解算得到偏振估计太阳矢量SP；其中n≥10；步骤4、根据步骤3获取的偏振方位角图像，将图像分块并做主成分分析，评估当前水深采集的偏振场信息质量，反映受水体散射等影响程度，提取图像分块样本矩阵的方差贡献率最大值作为偏振自适应融合因子ωP；步骤5、根据所述步骤1-4的计算结果，根据图像自适应融合因子和偏振自适应融合因子来融合太阳光斑和偏振场两种信息的结果，得到当前水深融合计算的相机坐标系下的太阳矢量Sb，在水平面进行投影得到相机坐标系下的太阳方位角并结合太阳年历获取地理坐标系下的太阳方位角最终得到相机的罗盘信息。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京航空航天大学 一种水下太阳光斑和偏振场自适应融合的罗盘计算方法

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