導航線

導航線導航是一種比方位線和距離圈導航更方便更實用的方法。導航時使用真運動北向上顯示模式，在顯示屏面上設定導航線，視其功能可設定一條或多條，使其連線。

基本介紹

• 中文名：導航線
• 外文名：Navigation Line
• 拼音：dǎo háng xiàn 
• 繁體：導航線
• 學科：測繪科學

導航線在航行實踐中的幾種用

用導航線導航比起用方位線和距離圈導航顯得更方便更實用。導航時使用真運動北向上顯示模式，在顯示屏面上設定導航線，視其功能可設定一條或多條，使其連線。航行時使本船航向始終平行於導航線且與導線保持不變的垂直距離d，這樣就可避開危險區達到導航目的。當導航線改向點在本船正橫時即可操舵使本船改向。同時也可在相對運動顯示模式下使用，相對運動顯示時，最好選擇北向上顯示方式，此時導航線是在運動的，本船顯示位置不變，導航方法同上。

設里航線

沿岸航行或狹水道航行時，可以根據海圖上的計畫航線在顯示屏面範圍內設定導航線作為本船的航線，操作時使船始終走在該導航線上。操作時為使設計導航線的精度提高，可選用低檔量程，航行一段，再設定另一段。

取兩點之間的距離和方位

船舶在航或錨泊時很多情況下要確定兩個固定點或運動點之間的距離，如確定兩浮標之間的距離。為此，在雷達顯示平面上量取不在自顯示同一中心射線上的兩點A和B間的距離時就不能直接使用距標圈量取了，我們可以用導航線的起點建立在A點上，終點建立在B點上，得到一導航線，即導航線代表的真實長度為AB兩點間的距離，距離讀數為導航線長度讀數，可在顯示平面讀取。

確定錨位

拋錨前選擇雷達的北向上相對運動顯示模式，先在海圖上確定合理錨位並作合理定位物標的位置線(如單物標方位距離線、兩方位位置線、三方位位置線等)，然後在雷達上用導航線作出位置線，位置線(導航線)的交點即為錨位，操船使船位在確定的錨位上即可拋錨。用導航線來確定錨位比常規方法更方便更直觀。

雷達標繪中確定反航

在進行雷達標繪中確定反航量可以直接在雷達屏面上進行。在相對運動顯示模式下進行目標的標繪時確定目標的第一觀測點的同一時刻用導航線符號標記該觀測點，即進人導航線系統。隨著本船的運動，導航線標記符號也將沿著本船反航向且與本船航速大小一樣的速度運動，導航線符號所運動的距離即為本船的反航量。且得到的數據很準確，從而可避免因作本船反航量時的誤差造成錯誤的來船航向、航速。當計程儀出現故障或損壞時，可以利用這種方法確定本船的對地速度，即在顯示區域內選擇一固定物標如浮標、燈船，用導航線套住該固定物標並對目標進行標記，等3分鐘或6分鐘，再用另一導航線量取該固定物標至上一導航線標記符號“口”的距離5，那么本船對地速度大小v=20s或10s(節)。

一種導航線快速檢測算法

算法思想

導航線的寬度、灰度在圖像中具有均勻一致性，根據這些特徵，可以進行導航線的魯棒檢測。對圖像上的一行，先進行水平方向上的邊緣檢測，對相鄰的2個邊緣點，如果其距離大於導航線寬度減2，而小於導航線寬度的2倍，並且這2點間像素灰度值的方差比較小，則這2點就可能是導航線的邊界點。對圖像的若干行進行處理得到這些點對後，利用快速哈夫變換去除非導航線邊界點，再利用最小二乘法精確擬合得到導航線的直線方程。針對實際圖像的檢測實驗表明，該算法能從複雜背景中快速魯棒地檢測出導航線。

導航技術是移動機器人實現自主的關鍵技術。由於視覺系統具有信號探測範圍寬、目標信息完整等優勢，再加上近年來計算機圖像處理能力和技術的飛速發展以及大量的數字圖像處理設備性價比的提高，因此移動機器人視覺導航成為研究熱點。沿著地面導航線行走是視覺導航最簡單的套用。

從圖像中檢測定位出導航線的位置，是基於導航線的視覺導航中必不可少的一步。如果背景環境比較簡單的室內等環境，或者導航線和背景的區別十分明顯，如背景有明顯差異的白色線，則導航線的檢測定位比較容易。對於室外等複雜背景條件下，目標檢測一般是基於邊緣檢測來進行，要從雜亂的場景圖像邊緣中區別目標的邊界是非常困難或計算非常複雜的，這導致後續的目標識別難於進行。另一方面，基於區域均勻性質的圖像分割技術(如取門限法)也常導致目標提取支離破碎。再加上檢測過程中，背景場景的動態變化，背景灰度非均勻變化，背景中的景物變化等，邊緣檢測的複雜性增強。所以複雜背景下的目標檢測技術，仍有待進一步提高。

某型特種車輛在精確定位時，其計算機視覺輔助導航系統採用標尺作為導航線。利用標尺作為導航線，可以實現在各種複雜環境下導航線的快速設定，以及導航方向的隨時改變。由於導航線所處的背景環境複雜多變，因此導航線的快速檢測識別成了一個比較困難的問題。針對複雜背景條件下導航標尺檢測這一特定問題，本文展開了研究，提出了一種複雜背景下導航線的快速魯棒檢測定位算法。

算法描述

從圖像中檢測出導航線兩側的邊界，由這些邊界點擬合出導航線的直線方程，就可以實現導航線的檢測定位。由於算法的實時性至關重要，可以僅提取若干行中的導航線邊界點，由這些點擬合出導航線的直線方程。

算法分為3個步驟：

(1)邊緣點檢測

標尺的邊界，位於圖像的邊緣點中。因此，為確定標尺的邊界點，首先對圖像進行邊緣檢測，然後再從邊緣點中去除非標尺邊界的點。邊緣檢測可以採用常用的邊緣檢測運算元進行，如Canny, Sobel, Prewitt, Robert運算元。為提高實時性，僅對選定的行進行邊緣檢測。

(2)直線擬合

採用上述方法，從多行中提取得到一些可能為導航線邊界的邊緣點對集合。每對邊緣點中間位置的一點，即為一個可能的導航線中線上的一點。根據這些點，就可以擬合出導航線的直線方程。從圖像中進行直線檢測的一個可靠方法，就是利用哈夫變換(Hough transform)，它具有優異的魯棒性和極佳的抗干擾能力。然而哈夫變換要計算每個圖像點對應參數曲線所經過的所有參數區間的函式值，計算量非常巨大，很難實時實現;同時，其擬合的精度也不高。為提高直線檢測的速度和精度，本文化採用快速哈夫變換，並將其和最小二乘法相結合。

快速哈夫(Hough)變換採用介紹的方法，基於2點確定一條直線的幾何原理，消除圖像點與參數點對應關係中的不確定性，從而縮小每個非零圖像點對應的參數空間，減小每個非零圖像點的計算量。由於假設導航線和水平方向成一定角度，在選擇2點確定直線時，不選擇同一行上的2點。同時，將整幅圖像分成64X64的小塊表決，減小非零圖像點兩兩組合的數量，進一步減少哈夫變換的總計算量。

為提高直線方程擬合的精度，利用文獻中介紹的方法，將哈夫變換和最小二乘法結合起來。首先用快速哈夫變換粗略擬合出導航線的方程，將離該線較遠的點剔除，僅保留離該線較近的點;然後根據這些保留下來的點，用最小二乘法擬合直線。這樣，就解決了直接使用最小二乘法擬合時，擬合直線易受干擾點或噪聲影響的問題;同時也解決了直接使用哈夫變換時，擬合直線精度不高的問題。