文献类型：期刊文章

作　　者：许丽[1] 周永昊[1] 张帆[1] 罗文宇[1] 刘雪梅[1]

Xu Li;Zhou Yonghao;Zhang Fan;Luo Wenyu;Liu Xuemei(School of Physics and Electronics,North China University of Water Resources and Electric Power,Zhengzhou,Henan 450011,China)

机构地区：[1]华北水利水电大学物理与电子学院,河南郑州450011

出　　处：《中国激光》

基　　金：国家自然科学基金(51609086,U1804148);河南省科技攻关项目(182102210059)。

年　　份：2020

卷　　号：47

期　　号：9

起止页码：152-163

语　　种：中文

收录情况：AJ、BDHX、BDHX2017、CAS、CSCD、CSCD2019_2020、EI、IC、JST、RCCSE、SCOPUS、ZGKJHX、核心刊

摘　　要：针对折射现象对水下视觉系统的影响并为了实现视觉系统的便携性,本文构建了基于光平面约束的水下视觉测量系统。首先,建立了基于光平面约束的水下结构光测量模型,并从理论上证明了当投影仪垂直于折射平面投射且光平面经过投射光轴时,陆上投射光线与投影光轴构成的空气中的光平面以及水下折射光线与折射平面法向量构成的水下光平面为同一平面,这样从理论上证明了陆上标定代替水下标定的可行性,避免了光平面的水下标定过程;然后,根据光平面簇共线的约束条件设计了中心旋转编码光模式,通过光平面旋转角度实现了对投影光模式的编解码;最后,按照测量模型中的光平面约束条件,提出了对应的陆上优化标定方法。实验结果证明,本文提出的水下视觉测量系统在2 m以内的测量距离上,可以获得1.72 mm的测量精度。该系统可用于弥补当前水下声学三维形貌测量中无法进行近距离、高精度和高分辨率测量的不足,有效地避免了水下标定操作,提高了水下视觉测量系统的便携性,有利于扩大视觉测量系统在水下工程探测、水下三维形貌测量、水下结构缺陷检测中的应用。

关 键 词：机器视觉 水下视觉测量  水下结构光  折射  光平面约束  陆上标定  

分 类 号：O436]