[发明专利]适合深海原位测量的激光高速线扫描双目视觉三维成像装置

说明书

本发明涉及一种适合深海原位测量的激光高速线扫描双目视觉三维成像装置，对深海物体进行原位激光扫描和三维成像。根据激光高速线扫描双目视觉三维成像的功能要求和深海原位测量耐静水高压的使用要求，设计了由单独封装耐静水高压的相机单元舱、耐静水高压的密封连接管、单独封装耐静水高压的计算扫描单元舱、密封连接管、单独封装耐静水高压的相机单元舱组成的整体结构，能实现激光高速线扫描双目视觉三维成像功能。发明适合深海原位测量的激光高速线扫描双目视觉三维成像装置既能耐深海静水高压，又能满足装置的工作原理、结构布局，实现对深海物体进行原位激光扫描成像，为深海生物资源、矿产资源、考古打捞等方面的调查、勘探提供技术手段。

技术领域

本发明涉及一种在深海进行原位高速线扫描三维成像的视觉技术，具体是一种适合深海原位测量的激光高速线扫描双目视觉三维成像装置，也称三维相机，可为深海生物资源、矿产资源、考古打捞等方面的调查、勘探提供技术手段。

背景技术

人类对海洋的探测、开发正在从近岸走向远洋、从浅水走向深海，水下三维视觉成像技术则是海洋开发勘探中的一项重要技术。近年来，三维视觉成像技术发展迅速并日渐成熟，包括：激光扫描成像技术、双目立体成像技术、结构光技术等。然而，与陆地上空气中不同，深海的特殊环境使得深海探测设备面临十分严重的静水压力和密封问题，如在1000米深海处的静水压力达到100个大气压，即10兆帕；5000米深海处的静水压力达到500大气压，即50兆帕。如此大的静水压力对水下三维视觉成像装置提出了严峻的挑战，常规空气中使用的商用仪器设备根本无法适应，即使是采用一定密封技术的水下三维视觉成像系统，只能在几十米、最多几百米深的湖泊浅海使用，对几千米、甚至万米深的深海只能望洋兴叹。

深海水下三维视觉成像装置是一种特殊的装置，首先装置结构必须耐深海静水高压，其次装置内部必须能够容纳作为测量装置本身工作原理所需要的光路布局、机械传动、电气配置等部件。装置的耐压与装置的结构形式、体积大小、光学窗口大小、壳体壁厚等都有关，并有相应的要求和限制；装置内部的光路布局、机械传动机构、电器部件等必须适应装置耐压的结构形式、体积、开口大小等，需要作相应的调整和设计；当内部功能部件不能适应装置耐压结构时，又必须对装置的耐压结构，包括形式、尺寸参数等加以改进。最终目的是使得深海水下三维视觉成像装置既能耐深海静水高压，又能满足装置的工作原理，实现对深海物体进行原位激光扫描和三维成像。

发明内容

本发明的目的在于对已有技术的不足，提供一种适合深海原位测量的激光高速线扫描双目视觉三维成像装置，能实现对深海物体进行原位激光扫描和三维成像。为达到上述目的，本发明的构思是：本发明涉及的激光高速线扫描双目视觉三维成像装置工作原理如图1 所示。激光器1发出一线结构光，经平面反射镜2反射，透过光学窗片3，投射于被测深海物体表面4，形成由被测物体表面形状所调制的变形光条，变形光条漫反射光经光学窗片6、8，被二维相机5、7记录，获得经被测物体表面调制变形光条的二维图像，依据双目视觉成像原理，经计算可得到被测物体表面的三维坐标数据。通过平面反射镜2的转动使光平面快速扫过被测物体表面，就可以完整地构建整个物体表面的三维点云图像，获得被测物体表面的特征数据。

本发明适合深海原位测量的激光高速线扫描双目视觉三维成像装置如图2 所示，是一种能适应深海原位测量的激光高速线扫描双目视觉三维成像装置。根据上述发明的构思，本发明采用下述技术方案：

一种适合深海原位测量的激光高速线扫描双目视觉三维成像装置，包括单独封装的相机单元舱甲、密封连接管甲、单独封装的计算扫描单元舱、密封连接管乙和单独封装的相机单元舱乙，其特征在于：所述相机单元舱甲与计算扫描单元舱通过密封连接管甲固定连接，相机单元舱乙与计算扫描单元舱通过密封连接管乙固定连接。