[发明专利]基于可控光平面的水下三维重绘装置及重绘方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下三维测量装置，具体说是一种基于可控光平面的水下三维重绘装置及重绘方法。

背景技术

目前已有的陆上三维重绘装置，不能直接对水下物体进行测量重绘。即使对已有的陆上三维重绘装置进行密封，用于水下测量时，密封壳体的玻璃窗将使被测物体与测量装置分别处于具有不同折射率的介质中，当光线通过玻璃窗时，会产生折射现象，使得光平面发生偏转，同时给CCD摄像机的水下成像带来聚焦误差、视角误差、畸变和色差等不利因素，使成像质量下降，最终导致水下三维重绘无法实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于可控光平面的水下三维重绘装置及重绘方法，克服水下折射对光平面和CCD摄像机的影响，实现在水下对被测物体进行精确三维重绘。

基于可控光平面的水下三维重绘装置，包括含软件的计算机控制装置、带有反射镜片的光平面控制装置、CCD摄像机以及光平面发生器，其特征是还包括带有正面为透明玻璃窗的密封壳体，和密封壳体一侧的防水接口，且光平面控制装置和CCD摄像机固定在密封壳体的底座两端，光平面发生器紧挨光平面控制装置的反射镜片且固定在密封壳体的底座上，并使出射光正好投射到反射镜片的旋转轴线上。

本发明的三维重绘方法：

1、首先以光平面控制装置和CCD摄像机分别建立世界坐标系o_wx_wy_wz_w和摄像机坐标系o_cx_cy_cz_c，两个坐标系的关系可以用一个旋转矩阵和一个平移矩阵表示。

2、考虑到光平面透过玻璃窗投射到被测物体上时，会在玻璃窗处发生折射，必须先求取折射前的光平面方程Ax+By+Cz＝D，再对折射前的光平面方程进行修正。

折射前的光平面方程通过如下的公式(I)来获得，

A=0B=cos[2(U-U0)ρ]C=sin[2(U-U0)ρ]D=0---(I)]]>

其中，A、B、C、D为该方程的系数；U为光平面控制装置的实时输入电压，U₀为使光平面沿z_w轴射出时光平面控制装置的输入电压；ρ为输入电压U每变化一伏时反射镜片转过的角度。

通过下面的公式(II)对光平面进行折射修正，具体说是求取在玻璃窗处折射后的光平面方程a₃x+b₃y+c₃z＝d₃。