[发明专利]水下点云图像采集方法和系统

说明书

本发明的实施例提供了一种水下点云图像采集方法和系统，涉及水下探测技术领域。水下点云图像采集方法包括：构建折射畸变矫正模型；获取水下畸变点云图像；通过折射畸变矫正模型对水下畸变点云图像进行恢复，获得无折射畸变图像。这样，通过构建折射畸变矫正模型，在获取到水下畸变点云图像之后，利用折射畸变矫正模型对水下畸变点云图像进行恢复，获得无折射畸变图像，再利用无折射畸变图像即可实现对水下结构的三维尺寸的精确测量。

技术领域

本发明涉及水下探测技术领域，具体而言，涉及一种水下点云图像采集方法和系统。

背景技术

利用深度相机采集水下结构的三维点云图像的过程中，通常平行设置深度相机的平面与折射介质的平面，这样，深度相机发出的光线在折射介质中的散射角度便是均匀的。

但是，由于在安装过程中，并不能保证深度相机的平面与折射介质的平面相互平行，因此，相机平面与折射介质平面之间往往会有一定的夹角。在相机平面与折射介质平面具有一定的夹角的情况下，深度相机在成像的过程中，获取的水下结构的三维点云图像便具有一定角度的倾斜，并且，相机发出的光线在折射介质中的散射角度也是不均匀的。这样，深度相机获得的水下点云图像存在畸变，为测量水下结构的三维尺寸造成了较多不确定性。

发明内容

本发明的目的包括提供一种水下点云图像采集方法和系统，其能够对水下畸变点云图像进行恢复，获得无折射畸变图像。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种水下点云图像采集方法，方法包括：

构建折射畸变矫正模型；

获取水下畸变点云图像；

通过折射畸变矫正模型对水下畸变点云图像进行恢复，获得无折射畸变图像。

在可选的实施方式中，构建折射畸变矫正模型的步骤包括：

构建多层介质非平行面折射畸变模型；

构建多层介质非平行面折射畸变模型到理想模型的映射关系，其中，理想模型中相机平面与介质平面平行；

根据多层介质非平行面折射畸变模型和映射关系，构建折射畸变矫正模型。

在可选的实施方式中，映射关系包括：

将多层介质非平行面折射畸变模型中的相机平面按照预设方向旋转预设角度，以使相机平面与介质平面平行。

在可选的实施方式中，预设方向为：

预设角度为：

式中，v为相机光轴的方向向量，n为介质平面的法向量。

在可选的实施方式中，采用惯性传感器测得预设方向和预设角度。

在可选的实施方式中，构建折射畸变矫正模型之后，方法还包括：

对折射畸变矫正模型进行参数优化。

在可选的实施方式中，对折射畸变矫正模型进行参数优化的步骤包括：

对折射畸变矫正模型的折射介质参数进行优化；

对折射畸变矫正模型的畸变参数进行优化。

在可选的实施方式中，获取水下畸变点云图像的步骤包括：

对深度相机进行标定校准；

采用标定校准后的深度相机获取水下畸变点云图像。