水下結(jié)構(gòu)光測(cè)量及其在視覺(jué)引導(dǎo)與定位中的應(yīng)用研究.pdf

1、近年來(lái)人類對(duì)海洋的開發(fā)和探索促進(jìn)了水下機(jī)器人的發(fā)展，由于水下環(huán)境復(fù)雜和水下任務(wù)的多樣性，高精度的水下三維測(cè)量在視覺(jué)引導(dǎo)與定位中有重要作用。本文對(duì)水下結(jié)構(gòu)光測(cè)量及其在視覺(jué)引導(dǎo)與定位中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。采用水下結(jié)構(gòu)光三維探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行視覺(jué)引導(dǎo)，是后續(xù)搭建水下自主作業(yè)平臺(tái)的基礎(chǔ);建立了相應(yīng)的水下三維測(cè)量數(shù)學(xué)模型，分別標(biāo)定了攝像機(jī)參數(shù)與結(jié)構(gòu)光自掃描系統(tǒng)參數(shù);對(duì)水下折射進(jìn)行有效的補(bǔ)償，使得測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)陸上標(biāo)定可以實(shí)現(xiàn)水下應(yīng)用;后續(xù)工作可通過(guò)機(jī)器人的

2、手眼標(biāo)定，完成通過(guò)對(duì)特定目標(biāo)的識(shí)別定位實(shí)現(xiàn)視覺(jué)引導(dǎo)。
　　分別分析了結(jié)構(gòu)光三維探測(cè)系統(tǒng)在陸上和水下工作原理，根據(jù)攝像機(jī)、激光面、被測(cè)物體三者之間的關(guān)系，構(gòu)建了三維測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型;該模型包含攝像機(jī)成像光路以及激光面折射關(guān)系。
　　分別標(biāo)定了攝像機(jī)參數(shù)與結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)參數(shù)。標(biāo)定攝像機(jī)采用的是張正友的基于平面靶標(biāo)的標(biāo)定方法，靶標(biāo)是棋盤靶標(biāo);同時(shí)采用該靶標(biāo)標(biāo)定測(cè)量系統(tǒng)中攝像機(jī)坐標(biāo)系與振鏡坐標(biāo)系之間的平移轉(zhuǎn)換關(guān)系，完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的標(biāo)定

3、。
　　針對(duì)結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)的水下折射補(bǔ)償方法提出了改進(jìn)，既克服了水下光線折射對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，也降低了密封處玻璃折射的影響。對(duì)折射后的激光平面進(jìn)行重進(jìn)計(jì)算，對(duì)攝像機(jī)成像光路因折射造成的偏移進(jìn)行補(bǔ)償，使在陸上標(biāo)定所得參數(shù)適用于水下測(cè)量，獲取被測(cè)物體的三維信息。
　　通過(guò)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析處理，得到目標(biāo)物體的三維信息，實(shí)現(xiàn)物體的定位。通過(guò)標(biāo)定視覺(jué)系統(tǒng)與機(jī)械手坐標(biāo)系，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水下機(jī)械手的視覺(jué)引導(dǎo)。
　　針對(duì)本課題要求進(jìn)行了一系列