基于折射模型的水下雙目視覺系統(tǒng)標(biāo)定方法的研究.pdf

1、水下計(jì)算機(jī)視覺在海洋技術(shù)中有著廣泛應(yīng)用，如：海底地形測(cè)繪、海洋資源探測(cè)、海洋環(huán)境研究等。計(jì)算機(jī)雙目視覺作為其中一個(gè)分支，由以下幾部分構(gòu)成：圖像的采集和處理、雙目攝像機(jī)標(biāo)定、立體匹配以及三維重建等。而水下相機(jī)的標(biāo)定作為其中基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，具有重要作用。相機(jī)標(biāo)定的準(zhǔn)確與否將直接對(duì)于后期立體匹配和三維重建的精確性有很大影響。本文針對(duì)水下的特殊環(huán)境，結(jié)合現(xiàn)有的水下相機(jī)標(biāo)定方法，對(duì)水下雙目相機(jī)的標(biāo)定做出一些改進(jìn)，具體工作如下：
　　首先對(duì)相機(jī)在水

2、下特殊環(huán)境的成像進(jìn)行了研究。由于相機(jī)在水下成像不同于空氣中的單介質(zhì)成像，水下物體發(fā)出的光線需要經(jīng)過(guò)“水—玻璃—空氣”三種介質(zhì)發(fā)生多次折射才能最終投影到相機(jī)成像面上。而空氣中成像不存在折射問(wèn)題，所以空氣中對(duì)應(yīng)的成像模型不再適用，因而需要針對(duì)水下相機(jī)成像的一般性折射問(wèn)題重新建立水下相機(jī)折射成像模型。
　　其次，在水下相機(jī)一般性折射成像模型的基礎(chǔ)上，提出水下雙目系統(tǒng)標(biāo)定方法。由于空氣中的相機(jī)標(biāo)定方法不再適用，針對(duì)現(xiàn)有標(biāo)定方法存在的問(wèn)題，

3、通過(guò)分析水下光線多次折射投影到成像面過(guò)程中存在的幾何關(guān)系，最終建立水下物點(diǎn)與成像面上對(duì)應(yīng)投影點(diǎn)之間的數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián)。將折射模型“投影點(diǎn)”與實(shí)際檢測(cè)像點(diǎn)之間的絕對(duì)誤差（投影誤差）作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。然后在MATLAB中結(jié)合粒子群優(yōu)化算法對(duì)上述建立的誤差函數(shù)優(yōu)化求解，經(jīng)過(guò)多次迭代最終獲取水下雙目系統(tǒng)未知參數(shù)最優(yōu)解。
　　最后，為了檢驗(yàn)本文折射模型及標(biāo)定算法的準(zhǔn)確性，分別進(jìn)行了合成圖模擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)際水下實(shí)物圖實(shí)驗(yàn)。模擬實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)模擬合成多幅不同姿態(tài)