[发明专利]建造水下结构的三维模型

说明书

本发明披露了一种可用于扫描水下结构的方法和系统。所述方法和系统使得使用者能够对现有的水下结构有更好的了解。例如，所述方法和系统允许建造水下结构的三维模型。声纳波被导向水下结构，并且反射的声纳波被接收。初始的3D数据点从所反射的声纳波获得，并被设置成提供水下结构的三维图像。水下结构的工作对准/比对模型通过初始的数据点生成。随着新的3D声纳数据被采集，所述新的3D声纳数据与对准/比对模型对准/比对并被添加至所述对准/比对模型。

本申请要求申请日为2010年10月25日、发明名称为“BUILDING A THREEDIMENTIONAL MODEL OF AN UNDERWATER STRUCTURE”的美国临时申请No.61/406,444的优先权，并且该专利文献在此以其全文形式被结合入本文作为引用。

技术领域

本发明涉及通过扫描水下结构采集声纳数据以便由所采集的信息建造现有水下结构的三维模型。

背景技术

有许多水下结构和其它设备，可能需要对其有更好的了解。这种更好的了解对于例如获得水下结构的信息以便可建造水下结构的模型可能是有用的。目前检查水下结构的方法包括利用潜水员、远程操纵潜水器（ROV）和自主式水下航行器（AUV）进行检查。所述建造模型的问题经常被称为同时定位与地图创建（SLAM）。

发明内容

本发明披露了可用于扫描水下结构的方法和系统，以便对水下结构有更好的了解，例如，用于建立水下结构的三维模型，所述水下结构的三维模型可用于引导水下结构的检查、维修和操纵。

本文中的方法和系统可用于扫描任何类型的水下结构。例如，水下结构包括人造物体，例如海洋石油平台支撑结构和支柱和油井类设备，以及自然物体例如水下山脉、并且可包括全部或部分在水下的结构。水下结构还可以包括固定和非固定的结构，例如在水下环境中可能经受漂移的结构。一般地说，水下结构表示为任何具有深度变化的任意三维结构并且可具有不同的复杂性。

当在本文中使用时，术语水下包括任何类型的水下环境，其中可能探明有水下结构并且可能需要利用本文所述的系统扫描所述水下结构，包括但不限于咸水地点例如海和洋以及淡水地点。

在一个实施例中，建造水下结构的三维模型的方法包括将声波声纳波引向水下结构，和接收来自将声波声纳波引向水下结构的响应。声波声纳被设置为基于三维图像的声纳，其中某一频率的脉冲为接收器提供数据以便生成三维图像。也就是说，数据点由响应获得，并且数据点被设置成提供水下结构的三维图像。根据从所获得的数据点生成水下结构的对准(比对)模型。另一声波声纳波被引向水下结构并接收到另一个响应，所述另外的声波声纳波也是基于三维图像的声纳波。从另外的响应获得新的数据点，并且新的数据点被设置成提供水下结构的三维图像。所获得的新的数据点的样本与对准(比对)模型对准(比对)，并利用所述新的数据点建造水下结构的三维模型。

在一个实施例中，希望具有声纳传感器系统，所述声纳传感器系统可以在水下航行器上执行所述模型建造方法。水下航行器是例如但不限于自主式水下航行器（AUV）和远程操纵水下航行器（ROV）中的一种。当在本文中使用时，ROV是被线缆栓系至主机(主航行器)例如水面船只的远程操纵水下航行器。ROV是无人的并由主机(主航行器)上的操纵员操作。系缆可在主机和ROV之间来回传送例如电力（取代或补充自含式系统上的电池电源）、视频和数据信号。当在本文中使用时，AUV是无人驾驶(操纵)的并且不被栓系至主航行器(vessel)的自主式水下航行器。

关于声纳系统，在一个实施例中，所述用于建造水下结构的三维模型的系统包括水下航行器上的传感器。所述传感器被设置成引导声波声纳波朝向水下结构。所反射的声波声纳波被处理成三维（3D）图像。数据存储器被设置在水下航行器上，被设置成接收来自传感器的3D图像。