激光面掃描水下三維成像探測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、對(duì)于潛艇、水下機(jī)器人來(lái)說(shuō)，進(jìn)行水下觀測(cè)是至關(guān)重要的。藍(lán)綠激光在海洋中具有最小衰減特性，選擇位于此波長(zhǎng)范圍內(nèi)的激光器作為水下探測(cè)系統(tǒng)的光源，成像具有潛在的高分辨率。因此可用激光在近距離進(jìn)行細(xì)節(jié)成像和目標(biāo)識(shí)別判決。　　現(xiàn)有的水下激光探測(cè)法主要有距離選通法和同步掃描法。但兩種方法都存在不足之處，難以完全滿足水下機(jī)器人操作要求。本論文提出了基于三角法的激光平面掃描。激光三角法不僅設(shè)備簡(jiǎn)單，操作便捷，近距離測(cè)量精度高、分辨率高，而且具有實(shí)時(shí)檢測(cè)

2、的特點(diǎn)。通過控制水下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，用平面激光對(duì)目標(biāo)進(jìn)行掃描，CCD攝像機(jī)直接獲得激光平面與目標(biāo)表面相交出的激光亮條紋圖像，本文建立了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)測(cè)量模型并詳細(xì)分析了折射對(duì)測(cè)量的影響，通過數(shù)字圖像處理并與獲取的水下機(jī)器人的定位信息、航行姿態(tài)信息數(shù)據(jù)等綜合，并建立各坐標(biāo)系間轉(zhuǎn)換關(guān)系，可確定亮條紋上各點(diǎn)三維坐標(biāo)值，從而得到目標(biāo)深度圖，它提供了一般灰度圖像所不能提供的三維信息，對(duì)水下目標(biāo)數(shù)字化有特殊意義，可用于水雷探測(cè)、海洋勘探及繪制海底局部數(shù)

3、字地形圖。　　本論文探討了攝像機(jī)基本標(biāo)定算法，并在此基礎(chǔ)上使用四步標(biāo)定法完成對(duì)攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)的標(biāo)定，此外，重點(diǎn)論述了三種結(jié)構(gòu)參數(shù)標(biāo)定方法，即直接標(biāo)定法、機(jī)械移動(dòng)法、消隱點(diǎn)標(biāo)定法。對(duì)激光亮條紋圖像進(jìn)行處理的關(guān)鍵在于快速準(zhǔn)確地提取激光亮條紋中心，本文通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比了多種條紋檢測(cè)法，發(fā)現(xiàn)在亮條紋特征區(qū)域開小窗與方向模板相結(jié)合時(shí)數(shù)據(jù)處理量小，檢測(cè)速度快，而且能有效地去除噪聲干擾?？紤]到條紋連續(xù)性特征，通過前后間斷點(diǎn)的走向修補(bǔ)條紋間斷線，能較好的