一种水下主动旋转结构光三维视觉测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水下主动旋转结构光三维视觉测量装置及测量方法，包括水下摄像机、水下结构光光源，放置于可控旋转装置上，水下摄像机和水下结构光光源相对位置固定；首先，采用平面标定板对水下摄像机进行标定，求取外参数；其次对水下结构光平面进行标定，提取激光中心坐标，拟合水下结构光平；再次对旋转轴进行标定，引入转轴坐标系，标定出摄像机坐标系到转轴坐标系的变换矩阵；最后每隔固定角度对被测物进行旋转扫描，补偿因光线折射导致的图像畸变，获得水下物体点云的三维坐标。本发明专利技术采用主动旋转摄像机‑激光器系统，完成对被测目标的结构光扫描，机械系统结构紧凑，算法考虑了水中折射补偿的影响，能够实现水下高精度的目标三维重建。

An underwater active rotating structured light 3D vision measuring device and method

【技术实现步骤摘要】
一种水下主动旋转结构光三维视觉测量装置及测量方法
本专利技术涉及一种水下三维视觉测量装置及测量方法，特别是一种水下主动旋转结构光三维视觉测量装置及测量方法，能够实现水下高精度三维重建，属于水下计算机视觉领域。
技术介绍
水下三维视觉测量在海底地形探测、海洋工程建设、海洋生物研究等领域具有重要应用价值。声纳作为目前常规的水下探测技术手段，与光学探测的技术相比较，其精度、分辨率不能满足高精度水下探测的要求。水下光场环境复杂，基于可见光的水下成像严重依赖水质能见度，且光线的前向散射、后向散射对光学成像效果有严重影响，由于激光特别是蓝绿激光在水下衰减小，在能见度比较低的水下采用激光进行水下探测极具应用潜力。采用水下激光-结构光主动旋转实现水下近距离三维重建是水下探测的一种新技术。现有的一些水下结构光三维重建技术忽略水下光的折射对三维重建后的模型精度影响，将空气中结构光三维重建方法直接用于水下，造成了水下三维重建后模型的精度降低；且部分重建装置复杂，或者采用滑轨直线移动式，系统结构尺寸比较大，不便于水下做实验用，不能满足生产和科研需求。现实生产和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下主动旋转结构光三维视觉测量装置，其特征在于：包括水下摄像机、水下结构光光源，水下摄像机和水下结构光光源放置于可控旋转装置上，水下摄像机和水下结构光光源相对位置固定。/n

【技术特征摘要】
1.一种水下主动旋转结构光三维视觉测量装置，其特征在于：包括水下摄像机、水下结构光光源，水下摄像机和水下结构光光源放置于可控旋转装置上，水下摄像机和水下结构光光源相对位置固定。


2.一种采用权利要求1所述的水下主动旋转结构光三维视觉测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在空气中对高清水下摄像机进行标定，获得相机的内参数矩阵和畸变系数；
步骤二：对水下结构光平面和旋转轴进行标定；
步骤三：通过控制可控旋转装置控制水下摄像机每隔θ角度拍摄带有激光条的待测物体图片，得到待测物体图片数据集；
步骤四：对水下折射进行补偿处理；
步骤五：对待测物体的数据集进行三维重建及点云配准。


3.根据权利要求2所述的一种采用权利要求1所述的水下主动旋转结构光三维视觉测量装置的测量方法，其特征在于：步骤一具体包括：在空气中采用不同位姿角度放置标定板，测量装置不动，用高清水下摄像机拍摄两张标定板图片，一张标定板图片带有激光条，另一张标定板图片没有激光条，拍摄n组照片,n≥3；采用张正友标定法利用n张不带有激光条的标定板图片进行标定，通过校准以获得相机的内参与畸变,并且得到n幅标定板的外参数。


4.根据权利要求2所述的一种采用权利要求1所述的水下主动旋转结构光三维视觉测量装置的测量方法，其特征在于：步骤二具体包括：
步骤二(A)：对水下结构光平面进行标定：
将水下主动旋转结构光三维视觉测量装置放置在水下环境中，将待测物体放置在水下环境中；
根据步骤一标定出的水下摄像机畸变系数对n张带有激光条的标定板图片进行去畸变和二值化处理，提出处理后图片在像素坐标系中所有的亮点坐标，即为光条中心像素坐标；
根据单应性矩阵以及步骤一标定出的n幅标定板的外参数，将光中心坐标转换为摄像机坐标系下对应坐标，利用最小二乘法拟合平面的原理，得到水下结构光平面方程ax+by+cz+d＝0，其中x,y,z为此平面中任意一点的坐标，a,b,c,d为待求常数，且a,b,c不同时为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，张磊，王宁宁，王博，张熠，王忠野，于秀萍，杜宏旺，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23