CN104881045A 说明书 6/9页 9是第i个振荡器相对于基准谐波的相位差，i=1,2,..,4表示尾部舵机：i=5,6代表胸 鳍舵机，并且，51=52=ξ3=54=u2:55=号6=u1 [0079] 本发明所提出的嵌入式视觉引导下仿生机器鱼三维追踪控制方法，具体分为基于 嵌入式视觉的自主识别与定位、基于模糊滑模的定深运动控制以及多阶段的定向运动控 制。 [0080] 所述追踪控制方法具体包括以下步骤： [0081] 步骤1，通过仿生机器鱼的嵌入式视觉系统识别目标，并计算目标中心位置的深度 信息； [0082] 水下目标的识别与连续定位，是具有挑战的任务：在嵌入式系统资源有限的前提 下，基于人工地标的视觉识别与定位是可靠、有效的方法。在保证实时性的同时，为提高算 法的鲁棒性，设计了色块按照一定规律排列的人工地标。并且，结合地标的己知尺寸信息， 可以解算出目标的三维位置信息。 [0083]如图3所示，本发明的目标为具有按照一定规律排列的色块的圆形的人工地标： 所述人工地标的中心位置通过单一颜色的识别及不同颜色的严格拓扑关系进行确定。图 中，R区域代表红色区域，B区域代表蓝色区域。本发明的人工地标中色块为扇形区域，该扇 形区域以人工地标的圆心为圆心、以人工地标的半径为半径，色块的圆心角之和为360°， 不同颜色的色块均与间隔分布。对于单一颜色的识别，关注于其主分量，使其满足宽松的阈 值识别（弱识别）：通过不同颜色的严格拓扑关系（强识别），最终确定人工地标的中心位 置。 [0084]以仿生机器鱼起始时刻嵌入式视觉系统的摄像机的镜头光心的位置作为坐标原 点建立惯性坐标系OXYZ,其中OY轴垂直于水面向下，0Z轴为摄像机的镜头光轴沿仿生机 器鱼头部向前，0X轴由右手定则确定：当仿生机器鱼与人工地标的中心位置不在同一深度 时，仿生机器鱼通过嵌入式视觉系统采集到的人工地标为椭圆形图像，根据几何关系，椭圆 的长轴与短轴相互垂直且相交于确定的中心。因此，分别向垂直中心位置的方向出发，根据 色块的拓扑关系识别出所述椭圆形图像的长轴和短轴：计算长轴两个端点的水平位置坐标 分别为(x,y)、(x,y2),并计算长轴的长度1： [0085] 根据小孔成像模型按照如下步骤进行人工地标的中心位置所在深度的计算： [0086] 图4描述了小孔成像的进行三维定位的基本原理。其中摄像机坐标系OXYZ的坐 标原点设为摄像机的镜头光心，Z轴为光轴。图像坐标系0，UV的坐标原点位于光轴中心。 [0087] 忽略摄像头的镜头畸变，摄像机内参数矩阵可以表述为： f [0088] 0 f (6) 0 0 [0089] 其中，(u,V)是摄像机镜头光心的图像坐标：（任，f,)表示成像平面到相机坐标系 的放大系数，可以由式(7)表示： [0090] f=fls (7) f,=f/s, [0091] 其中，f代表焦距，(s,S,)分别表示表示图像中x方向、y方向上单位象素的长度。 10