[发明专利]基于主动立体视觉技术的模拟海床地形测量方法及测量装置

权利要求书

1.一种基于主动立体视觉技术的模拟海床地形测量方法，其特征在于包括以下步骤：（1）在至少有一侧壁上有玻璃的实验水槽的一玻璃侧壁外侧布置双目相机，使双目相机正对该玻璃侧壁的玻璃，相机镜头对准实验水槽中模拟海床的被测地形，将双目相机通过数据线与控制主机内的图像采集卡连接，由控制主机自动采集图像，并进行分析和处理；（2）用标定系统标定双目相机对距离其不同远近位置处的点所采集到的图像的空间坐标，标定系统至少包括一上面精确地绘有黑白相间正方块图案的平板状标定板，标定时，将标定板竖直伸入实验水槽内，使标定板的中心高度与正式实验时海床的平均高度一致，标定板上绘有黑白相间正方块图案的面与双目相机正对的玻璃侧壁平行，且朝向双目相机侧，然后，使标定板沿水平方向一步步地从实验水槽的靠近双目相机的玻璃侧壁处移动到正对的远离双目相机的侧壁处，同时，双目相机对起始位置起每一步位置处的标定板进行图像采集，直到终点位置，以确定在不同位置处采集到的图像的空间标定系数；标定完成后，将标定板提升至实验水槽的水面之上；（3）用砂雨法海床制备系统在实验水槽内制备出模拟海床；（4）用主动结构光系统向模拟海床投射一幅能覆盖整个被测量区域的静止的结构化纹理图像、网格图像或激光点阵图像，或定时出现的激光点阵图像，并设定好双目相机的拍摄频率；（5）用波流控制系统在实验水槽内产生波流，以模拟海流和波浪，进行正式的海床冲刷试验；（6）由双目相机对实验水槽中投射有图像的模拟海床地形进行拍摄，控制主机对采集到的模拟海床地形图像进行分析和处理，基于已有的标定系数，得到模拟海床地形的三维数据。

2.一种基于主动立体视觉技术的模拟海床地形测量装置，其特征在于：包括实验水槽，砂雨法海床制备系统、波流控制系统、双目相机、控制主机、标定系统、主动结构光系统，所述实验水槽至少有一侧壁上有玻璃；所述双目相机布置在实验水槽的一玻璃侧壁的外侧，且正对该玻璃侧壁的玻璃，相机镜头对准实验水槽中模拟海床的被测地形；双目相机通过数据线与控制主机内的图像采集卡连接，由控制主机自动采集图像，并进行分析和处理；所述标定系统用于标定双目相机对距离其不同远近位置处的点所采集到的图像的空间坐标，所述标定系统至少包括一上面精确地绘有黑白相间正方块图案的平板状标定板；所述砂雨法海床制备系统用于在实验水槽内制备出模拟海床；所述波流控制系统用于在实验水槽内产生模拟海流和波浪，进行海床冲刷试验；主动结构光系统用于向模拟海床投射一幅能覆盖整个被测量区域的静止的结构化纹理图像、网格图像或激光点阵图像，或定时出现的激光点阵图像。

3.根据权利要求2所述的基于主动立体视觉技术的模拟海床地形测量装置，其特征在于：所述标定系统包括底座、步进电机，滚珠丝杠、滑动螺母、连接杆、标定板，所述底座横跨在实验水槽的靠近双目相机的玻璃侧壁和另一相对的侧壁之上，底座的一端安装有步进电机，步进电机与所述控制主机连接，滚珠丝杠的一端与步进电机传动连接，另一端通过轴承设置在底座的另一端上，滑动螺母配合设置在滚珠丝杠上，滑动螺母上竖直安装连接杆，连接杆的下端竖直安装标定板。

4.根据权利要求2所述的基于主动立体视觉技术的模拟海床地形测量装置，其特征在于：所述实验水槽至少有一组相对的侧壁上均有玻璃，所述双目相机和主动结构光系统分别正对布置在一组相对的玻璃侧壁的两侧。

5.根据权利要求2所述的基于主动立体视觉技术的模拟海床地形测量装置，其特征在于：所述主动结构光系统包括投影仪和投影主机，所述投影仪和投影主机连接，投影仪镜头对准实验水槽中模拟海床的被测地形，向模拟海床投射一幅能覆盖整个被测量区域的静止的结构化纹理图像或网格图像。

6.根据权利要求2所述的基于主动立体视觉技术的模拟海床地形测量装置，其特征在于：所述主动结构光系统包括连续式激光器、激光导臂和激光点阵透镜，所述激光导臂一端连接连续式激光器的发射端，另一端连接激光点阵透镜，激光点阵透镜对准实验水槽中模拟海床的被测地形，且其发射的连续激光点阵覆盖实验水槽中模拟海床的被测地形。

7.根据权利要求2所述的基于主动立体视觉技术的模拟海床地形测量装置，其特征在于：所述主动结构光系统包括同步器、脉冲式激光器、激光导臂和激光点阵透镜，所述同步器分别与脉冲式激光器、双目相机和控制主机连接，由控制主机设定同步器参数，同步控制双目相机采集频率和脉冲式激光器的照射频率，所述激光导臂一端连接脉冲式激光器的发射端，另一端连接激光点阵透镜，激光点阵透镜对准实验水槽中模拟海床的被测地形，且其发射的连续激光点阵覆盖实验水槽中模拟海床的被测地形。