基于等焦距折射模型的复合偏振态水下标定方法及其系统技术方案

技术编号:46557452 阅读:1 留言:0更新日期:2025-10-10 21:13
本公开涉及一种基于等焦距折射模型的复合偏振态水下标定方法及其系统,包括:通过联立几何光学成像方程与斯涅尔折射定律,对光线入射角在小角度条件下进行近似处理,得到水下成像点坐标与空气中理论成像点坐标的转换关系,并建立水下相机和投影仪的等焦距折射数学模型;基于该模型设计复合偏振态编码正弦投影标定图案;利用偏振光投射特性,将标定图案绿色通道的水平偏振光编码到水平方向的余弦条纹、蓝色通道的垂直偏振光编码到垂直方向的正弦条纹;将余弦条纹和正弦条纹进行叠加,生成两组正交偏振态条纹图案,并基于等焦距折射数学模型对其进行相位解算和重投影误差优化,实现参数标定。本公开方法可显著提升水下视觉测量的标定精度与效率。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及计算机视觉领域,尤其涉及基于等焦距折射模型的复合偏振态水下标定方法及其系统


技术介绍

1、水下三维形貌的高精度测量对海洋资源勘探、水下工程建造、考古发掘及生物研究等关键领域具有不可替代的价值。光学三维测量技术,凭借其非接触、高精度与高分辨率的优势,在空气中已高度成熟。然而,当应用于水下环境时,水体与空气的折射率差异,路径因斯涅尔定律发生不可预测的偏折,引发光路畸变、成像位置偏移及等效系统参数漂移,使基于空气的传统标定模型完全失效。另外,水体中悬浮颗粒造成的多重散射大幅衰减条纹对比度、模糊图像细节并引入相位误差,严重降低信噪比和重建精度。针对折射问题,现有方法主要包括:水下直接标定法、折射补偿模型法、“虚拟针孔相机”模型及基于射线追踪的迭代优化法。这些方法的局限在于难以平衡模型复杂度与精度,对窗口参数(厚度、折射率、位姿)敏感性强,且普遍缺乏针对散射噪声的有效抑制机制,导致标定特征点提取受噪声干扰显著。

2、在此背景下,“等焦距折射模型”为解决折射问题提供了一条实用化路径。研究发现:当相机光轴严格垂直于平面窗口时,水下成像可等效为一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于等焦距折射模型的复合偏振态水下标定方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,联立几何光学成像方程与斯涅尔折射定律,对光线入射角在小角度条件下进行近似处理,表示为:

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,水下成像点坐标与空气中理论成像点坐标的转换关系为:

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将复合偏振态编码正弦投影标定图案的绿色通道的水平偏振光编码到水平方向的余弦条纹,表示为:

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将复合偏振态编码正弦投影标定图案的蓝色通道的垂直偏振光编码到垂直方向的正...

【技术特征摘要】

1.基于等焦距折射模型的复合偏振态水下标定方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,联立几何光学成像方程与斯涅尔折射定律,对光线入射角在小角度条件下进行近似处理,表示为:

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,水下成像点坐标与空气中理论成像点坐标的转换关系为:

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将复合偏振态编码正弦投影标定图案的绿色通道的水平偏振光编码到水平方向的余弦条纹,表示为:

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将复合偏振态编码正弦投影标定图案的蓝色通道的垂直偏振光编码到垂直方向的正弦条纹,表示为:

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将水平方向...

【专利技术属性】
技术研发人员:祝振敏李熠俊陈广辉罗江丘鸿炜
申请(专利权)人:华东交通大学
类型:发明
国别省市:

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