水下環(huán)境中基于雙目立體視覺的三維重建算法.pdf

1、在陸地資源逐漸面臨枯竭的今天，人們對(duì)海洋資源寄予了熱切的期望。海底蘊(yùn)藏著豐富的能源，種類繁多，數(shù)目巨大，例如海底蘊(yùn)含的天然氣水合物是一種潛力很大、可開采的新型能源，幾乎相當(dāng)于全球范圍內(nèi)煤、石油、天然氣三者總量和的兩倍。由于海下的環(huán)境遠(yuǎn)比陸地上復(fù)雜，在進(jìn)行海底勘察、開采的過程中，立體視覺技術(shù)是一種必不可少的輔助手段，在導(dǎo)航、定位、勘察地貌、三維重建等方面都起到了關(guān)鍵的作用。本文采用雙目立體視覺技術(shù)，主要對(duì)水下環(huán)境中圖像的三維重建進(jìn)行了研究

2、，為水下三維重建的研究工作給予了強(qiáng)有力的支持。本文的具體工作如下：
　　首先，采集水下場(chǎng)景的圖像時(shí)，不同于在空氣中的傳播方式，光線經(jīng)水、玻璃和空氣三種介質(zhì)后才在相機(jī)的成像面上成像。由于光的傳播特性，在不同介質(zhì)中傳播時(shí)發(fā)生折射現(xiàn)象，光路發(fā)生改變，使得傳統(tǒng)的成像模型不適用于本文。本文結(jié)合相機(jī)的成像原理，詳細(xì)推導(dǎo)了水下雙目立體視覺的投影模型和反投影模型，為后續(xù)空間三維點(diǎn)的重建奠定基礎(chǔ)。
　　其次，分別提取左右兩幅視圖中的特征點(diǎn)，并

3、將左視圖中的特征點(diǎn)作為初始的種子點(diǎn)；本文創(chuàng)新性地引入均值漂移（Mean Shift）算法，對(duì)左圖像進(jìn)行基于色彩值的圖像分割，即將具有相同色彩值的像素點(diǎn)劃分為同一區(qū)域，提出了基于Mean Shift算法的候選點(diǎn)擴(kuò)散準(zhǔn)則，作為后續(xù)種子點(diǎn)擴(kuò)散時(shí)的約束條件；對(duì)每個(gè)擴(kuò)散點(diǎn)，本文確定了相應(yīng)的候選區(qū)域，并且提出了重投影相似距離法用于確定匹配對(duì)對(duì)應(yīng)的空間三維點(diǎn)，最終實(shí)現(xiàn)了由稀疏匹配到準(zhǔn)稠密匹配的轉(zhuǎn)換，獲得了更多的圖像特征信息。
　　接下來，由準(zhǔn)稠