水下结构光三维测量系统建模与标定
发布时间：2021-07-13 18:13
随着世界各个国家在政治、军事、经济、科技领域的发展,相应的人类对资源的种类和数量等的需求越来越大。海洋蕴藏着丰富的资源,人类在海洋资源中的开发和利用对人类的生存与发展具有重大的意义。人类在探索海洋资源的过程中,可以通过摄影测量技术来获取水下资料。通过水下三维测量技术对水下摄像机拍摄的水下被测物体的图片或者视频进行三维重建,从而获取水下信息。然而由于海洋环境的特殊性与复杂性,例如光的折射的问题,水下拍摄的图片并不能真实的表示水下被测物体,并且水下三维测量技术同样会受到水下环境的影响。针对光的折射的问题,陆上三维测量技术不再适用于水下,本文对陆上的结构光三维测量技术进行改进,提出了一种基于折射补偿的水下结构光三维测量技术。对水下物体三维测量的整个过程中,水下三维测量的模型建立和系统标定技术是重中之重,所以解决水下三维测量的模型建立和系统标定的问题是本课题研究的重点。本文详细的介绍了光的折射对水下三维测量系统的影响,分析水下三维测量模型与陆上三维测量模型的区别,并且对水下成像过程和水下结构光平面进行了详细的数学描述,然后根据水下三维测量系统中四个坐标系之间的转换关系建立完整的水下三维测量模型...
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
棋盘格靶标Fig2-2Checkerboardtarget
水下摄像机成像模型73水下摄像机成像模型水下摄像机标定是进行水下三维测量时的关键环节，由于水下环境的特殊性复杂性，本文提出了一种基于折射补偿的水下摄像机标定方法，在进行水下摄像机标定之前，首先要建立合适的水下摄像机模型。3.1陆上摄像机成像模型摄像机拍摄图像的过程实际上是一个光学成像的过程，摄像机的光学成像过程主要与四个坐标系（世界坐标系、摄像机坐标系、图像坐标系、像素坐标系）和这四个坐标系之间的转换关系相关。摄像机成像模型主要分为线性模型和非线性模型两种，理想的成像模型是线性的，通常把这种理想的线性模型称为小孔成像模型。模型成像原理如图3-1所示，其特点是在视场范围内来自场景的所有光线都通过投影中心CO（即摄像机透镜的中心）。其中CCCCZYXO为位于摄像机上的坐标系，其原点为投影中心CO；oxy为位于成像平面上的坐标系，其原点为O。CX轴和CY轴分别平行于图像坐标系中的x轴和y轴，COO之间的距离为摄像机的焦距f,点CCcZYXP,,在成像平面上的点为yxp,。图3-1小孔成像模型Fig3-1Smallholeimagingmodel
水下摄像机成像模型8根据小孔成像原理，对理想状态下的摄像机模型建模，如图3-2所示，该模型包含世界坐标系、摄像机坐标系、图像坐标系、像素坐标系以及四个坐标系之间的转换关系。图3-2摄像机理想成像模型Fig3-2Cameraidealimagingmodel（1）世界坐标系WWWWZYXO世界坐标系用来描述任何物体在客观世界的三维信息，在客观世界中建立一个世界坐标系WWWWZYXO作为基准，从而来表示被测物体的客观位置及形貌，世界坐标系的建立可根据实际需要确定，采用右手定则，其物理使用长度单位为毫米（mm）。（2）摄像机坐标系CCCCZYXO摄像机坐标系用来描述被测物体在摄像机坐标系下的三维信息，坐标系的原点为摄像机的光心，坐标系CZ轴与摄像机光轴重合，CX轴CY轴平行于摄像机成像面，且光心
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于交比不变的线结构光标定方法研究[J]. 赫连雪艳. 电脑知识与技术. 2020(02)
[2]基于线结构光的水下双目测量方法[J]. 解则晓,李俊朋,迟书凯. 中国激光. 2020(05)
[3]基于结构光的三维测量技术研究[J]. 宋少哲,牛金星,张涛. 河南科技. 2019(22)
[4]基于激光线辅助的大型铸锻件视觉三维建模方法[J]. 陈昌海,郭杰,向守兵,胡明华. 科技资讯. 2019(19)
[5]基于单应性矩阵的线结构光测量快速标定方法研究[J]. 彭谦之,杨雪荣,成思源,吕文阁. 机电工程. 2019(06)
[6]非平行双目视觉系统水下标定与测量[J]. 解则晓,余江姝,迟书凯,李俊朋,李美慧. 光学学报. 2019(09)
[7]大角度折线型高面板堆石坝三维数值模拟分析及应用[J]. 朱安龙,廖洁,沈超敏,姜忠见,刘斯宏. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2018(05)
[8]一种水下双目视觉测距方法研究[J]. 盛明伟,周浩,黄海,秦洪德. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(08)
[9]三线结构光视觉传感器现场标定方法[J]. 邹媛媛,李鹏飞,左克铸. 红外与激光工程. 2018(06)
[10]三线结构光光条中心的提取方法[J]. 吴芳,茅健,周玉凤,李情. 上海工程技术大学学报. 2018(01)
博士论文
[1]线结构光视觉传感器与水下三维探测[D]. 王宗义.哈尔滨工程大学 2005
硕士论文
[1]基于机器学习的水下单目视觉感知技术研究[D]. 徐丽学.哈尔滨工程大学 2019
[2]光度立体与结构光融合的水下三维重建[D]. 刘文静.青岛理工大学 2018
[3]基于双目立体视觉的水下三维重建技术研究[D]. 乔金鹤.哈尔滨工程大学 2018
[4]基于平面模板的摄像机标定及相关技术研究[D]. 龚思宇.湖南大学 2017
[5]水下摄像机标定与测量算法研究[D]. 汤兴粲.哈尔滨工业大学 2015
[6]水下结构光测量及其在视觉引导与定位中的应用研究[D]. 魏征.中国海洋大学 2015
[7]基于单目视觉的水下线结构光测量技术研究[D]. 刘博闻.中国海洋大学 2014
[8]多线结构光自适应三维测量方法及重构研究[D]. 刘林超.哈尔滨理工大学 2014
[9]基于双目立体视觉的水下三维重建[D]. 王玲玲.浙江大学 2011
[10]摄像机现场标定算法研究[D]. 贾丹.哈尔滨工程大学 2007
本文编号：3282556
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
棋盘格靶标Fig2-2Checkerboardtarget
水下摄像机成像模型73水下摄像机成像模型水下摄像机标定是进行水下三维测量时的关键环节，由于水下环境的特殊性复杂性，本文提出了一种基于折射补偿的水下摄像机标定方法，在进行水下摄像机标定之前，首先要建立合适的水下摄像机模型。3.1陆上摄像机成像模型摄像机拍摄图像的过程实际上是一个光学成像的过程，摄像机的光学成像过程主要与四个坐标系（世界坐标系、摄像机坐标系、图像坐标系、像素坐标系）和这四个坐标系之间的转换关系相关。摄像机成像模型主要分为线性模型和非线性模型两种，理想的成像模型是线性的，通常把这种理想的线性模型称为小孔成像模型。模型成像原理如图3-1所示，其特点是在视场范围内来自场景的所有光线都通过投影中心CO（即摄像机透镜的中心）。其中CCCCZYXO为位于摄像机上的坐标系，其原点为投影中心CO；oxy为位于成像平面上的坐标系，其原点为O。CX轴和CY轴分别平行于图像坐标系中的x轴和y轴，COO之间的距离为摄像机的焦距f,点CCcZYXP,,在成像平面上的点为yxp,。图3-1小孔成像模型Fig3-1Smallholeimagingmodel
水下摄像机成像模型8根据小孔成像原理，对理想状态下的摄像机模型建模，如图3-2所示，该模型包含世界坐标系、摄像机坐标系、图像坐标系、像素坐标系以及四个坐标系之间的转换关系。图3-2摄像机理想成像模型Fig3-2Cameraidealimagingmodel（1）世界坐标系WWWWZYXO世界坐标系用来描述任何物体在客观世界的三维信息，在客观世界中建立一个世界坐标系WWWWZYXO作为基准，从而来表示被测物体的客观位置及形貌，世界坐标系的建立可根据实际需要确定，采用右手定则，其物理使用长度单位为毫米（mm）。（2）摄像机坐标系CCCCZYXO摄像机坐标系用来描述被测物体在摄像机坐标系下的三维信息，坐标系的原点为摄像机的光心，坐标系CZ轴与摄像机光轴重合，CX轴CY轴平行于摄像机成像面，且光心
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于交比不变的线结构光标定方法研究[J]. 赫连雪艳. 电脑知识与技术. 2020(02)
[2]基于线结构光的水下双目测量方法[J]. 解则晓,李俊朋,迟书凯. 中国激光. 2020(05)
[3]基于结构光的三维测量技术研究[J]. 宋少哲,牛金星,张涛. 河南科技. 2019(22)
[4]基于激光线辅助的大型铸锻件视觉三维建模方法[J]. 陈昌海,郭杰,向守兵,胡明华. 科技资讯. 2019(19)
[5]基于单应性矩阵的线结构光测量快速标定方法研究[J]. 彭谦之,杨雪荣,成思源,吕文阁. 机电工程. 2019(06)
[6]非平行双目视觉系统水下标定与测量[J]. 解则晓,余江姝,迟书凯,李俊朋,李美慧. 光学学报. 2019(09)
[7]大角度折线型高面板堆石坝三维数值模拟分析及应用[J]. 朱安龙,廖洁,沈超敏,姜忠见,刘斯宏. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2018(05)
[8]一种水下双目视觉测距方法研究[J]. 盛明伟,周浩,黄海,秦洪德. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(08)
[9]三线结构光视觉传感器现场标定方法[J]. 邹媛媛,李鹏飞,左克铸. 红外与激光工程. 2018(06)
[10]三线结构光光条中心的提取方法[J]. 吴芳,茅健,周玉凤,李情. 上海工程技术大学学报. 2018(01)
博士论文
[1]线结构光视觉传感器与水下三维探测[D]. 王宗义.哈尔滨工程大学 2005
硕士论文
[1]基于机器学习的水下单目视觉感知技术研究[D]. 徐丽学.哈尔滨工程大学 2019
[2]光度立体与结构光融合的水下三维重建[D]. 刘文静.青岛理工大学 2018
[3]基于双目立体视觉的水下三维重建技术研究[D]. 乔金鹤.哈尔滨工程大学 2018
[4]基于平面模板的摄像机标定及相关技术研究[D]. 龚思宇.湖南大学 2017
[5]水下摄像机标定与测量算法研究[D]. 汤兴粲.哈尔滨工业大学 2015
[6]水下结构光测量及其在视觉引导与定位中的应用研究[D]. 魏征.中国海洋大学 2015
[7]基于单目视觉的水下线结构光测量技术研究[D]. 刘博闻.中国海洋大学 2014
[8]多线结构光自适应三维测量方法及重构研究[D]. 刘林超.哈尔滨理工大学 2014
[9]基于双目立体视觉的水下三维重建[D]. 王玲玲.浙江大学 2011
[10]摄像机现场标定算法研究[D]. 贾丹.哈尔滨工程大学 2007
本文编号：3282556
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