[发明专利]一种水下激光三维扫描和实时测距的测量装置

说明书

本发明公开了一种水下激光三维扫描和实时测距的测量装置，包括：激光扫描单元，高清摄像单元，处理单元；所述激光扫描单元包括激光摄像机、四点测距激光阵列以及三线扫描激光阵列，所述激光摄像机用于捕获水下情况的照片，所述四点测距激光阵列用于为所述激光摄像机所捕获的照片提供标记点，所述三线扫描激光阵列用于对水下待测物体进行扫描；所述高清摄像单元包括LED照明设备和高清相机，所述LED照明设备用于为所述高清摄像机提供光线，所述高清相机用于以图片形式记录三线扫描激光阵列和四点测距激光阵列在水下与水下待测物体的相对位置；所述处理单元对高清摄像机记录的照片依次进行激光中心条纹提取以及标定，得到高清相机距离待测物体的距离。

技术领域

本发明属水下作业技术领域，涉及水下地形测绘，具体是一种能够完成水下激光三维扫描和实时测距的测量装置。

背景技术

海洋是全球生命支持系统的一个重要组成部分，也是人类社会可持续发展的宝贵财富。当前，随着陆地资源短缺、人口膨胀、环境恶化等问题日益严重，各个国家逐渐把目光投向海洋，加快海洋的研究开发和利用。

对于几千米甚至几万米以上的深海探测和作业问题，在很多情况下需要提供二维、三维的视觉信息以及实时距离等信息。目前，由于受光在水中传输时衰减大，光传播过程中的散射和漫射，接受设备灵敏度不高等因素的制约水下成像技术一直无法突破获取图像分辨率低和作用距离短的问题。在地形探测中广泛使用的声纳技术，其精度很低。

其次，常见的水下距离测距设备是以红外光为技术基础的红外测距仪。由于技术原理的先天要求，使用时操作者必须保持测距仪与物体平面垂直，否则会由于返回信号过于微弱而无法得到精确距离，且在发生漫反射的平面以及距离较远时都会出现测量数据不准确的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种水下激光三维扫描和实时测距的测量装置，以解决传统水下成像技术以及水下测距技术的不足。

为了达到上述目的，本发明实施例所采用的技术方案如下：

一种水下激光三维扫描和实时测距的测量装置，其特征在于，包括：

激光扫描单元，所述激光扫描单元包括激光摄像机、四点测距激光阵列以及三线扫描激光阵列，所述激光摄像机用于捕获水下情况的照片，所述四点测距激光阵列用于为所述激光摄像机所捕获的照片提供标记点，所述三线扫描激光阵列用于对水下待测物体进行扫描；

高清摄像单元，所述高清摄像单元包括LED照明设备和高清相机，所述LED照明设备用于为所述高清摄像机提供光线，所述高清相机用于以图片形式记录三线扫描激光阵列和四点测距激光阵列在水下与水下待测物体的相对位置；

处理单元，所述处理单元用于对高清摄像机记录的照片依次进行激光中心条纹提取以及标定，其中通过激光中心条纹提取获得每段的高清相机像素平均坐标，通过标定将高清相机像素坐标转化为与之相对应的相对于高清相机位置三维坐标，从而得到高清相机距离待测物体的距离。

根据以上技术方案，本发明实施例的有益效果如下：

在激光扫描单元中使用清晰度高的激光摄像机，有效的克服了测绘距离有限以及在一些要求严格的安防监控场所不能使用的问题。通过使用激光摄像机实现在完全黑暗的环境下也能够实现几百米夜视，成像清晰。并且具有一定的智能功能，它可以根据物体的远近和移动速度自动调节镜头的长短，以便提供清晰的图像质量。有效避免传统的红外摄像机散热量大，消耗的电力多，而且内部热量散发不出来，而本发明中创新性的使用激光摄像机可以有效的避免这个问题。

三线扫描激光阵列经过激光条纹中心提取、标定等过程实现水下地形实时距离测定。