基于VR技术的舰船航行环境快速重构研究

发布时间：2022-01-07 03:22

　　由于点云数据匹配数量不足,导致重构的三维图像与实际图像之间存在较大位置误差。针对上述问题,进行基于VR技术的舰船航行环境快速重构研究。研究以VR技术为依托,利用VR技术中的核心计算机完成4个步骤。首先对前端VR成像设备采集到的二维点云图像进行预处理,包括点云去噪和精简;然后进行摄像机标定,确定摄像机数学模型,从而得出三维空间中物体的几何信息;再以得到的几何信息为基础,进行点云特征点检测与点云匹配;最后利用VR技术中的VTK软件实现自动重构。结果表明,与2种传统重构方法相比,本方法应用后,点云匹配数量更多,重构的三维图像与实际图像之间的位置误差更小,证明了本方法的重构性能。 

【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(14)北大核心

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

舰船模型与5种目标物布局图Fig.1Shipmodelandlayoutoffiveobjects

配结果点云匹配数量越多，越有利于三维重构，图像质量也就越好。表1为3种方法应用下的点云匹配数量应用结果。可以看出，本文方法应用过程中，点云匹配数量要更多于2种传统方法，在一定程度上说明本文方法的重构的图像质量更好。表1点云匹配数量Tab.1Pointcloudmatchingquantity重构方法VR技术视觉视频融合数量/个3569256630152.3三维重构结果为进一步说明本文重构方法，进行最后的舰船航行环境图像三维重构，并与实际结果进行对比，计算其误差。结果如图2所示。图2三维重构结果Fig.23Dreconstructionresults根据图2，进行具体误差均方根计算，结果如表2所示。表2位置误差Tab.2Positionerror重构方法VR技术视觉视频融合误差/μm0.03410.2580.155可知，利用基于VR技术的方法进行舰船航行环境模拟重建，重建结果与真实图像之间的误差为0.0341μm，而利用基于视觉和基于视频融合的方法进行舰船航行环境模拟重建，重建结果与真实图像之间的误差要更大，由此本文方法能够更好地构建动态虚拟场景，完成复杂真实场景三维图形重建。3结语为更好地控制船舶运行，规避风险，有必要对船舶航行环境进行重构。当前船舶采集的环境监测设备采集到的图像多为二维图像，图像中信号含量不足，因此会影响船舶控制者做出判断。为此，结合VR技术进行船舶航行环境重构。经测试，本方法重构的图像精度更高，更能保证船舶的航行安全性。参考文献：邱绍杨,任鸿翔,尹金岗.基于虚拟现实技术的船舶救生培训系统[J].中国航海,2018,41(2):68–72.[1]顾营迎,王立,华宝成,等.一种面向空间非合作目标位姿测量应用的三维点云滤波算?

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进SIFT-ICP算法的物体点云建模方法[J]. 于灏,杜华军,蔡莹皓,鲁涛,王睿,王硕.  高技术通讯. 2019(08)
[2]一种面向空间非合作目标位姿测量应用的三维点云滤波算法[J]. 顾营迎,王立,华宝成,刘达,吴云,徐云飞.  应用光学. 2019(02)
[3]基于虚拟现实技术的船舶救生培训系统[J]. 邱绍杨,任鸿翔,尹金岗.  中国航海. 2018(02)



本文编号：3573708