[发明专利]水下场景的三维重建方法、系统、装置和存储介质

说明书

本发明公开了一种水下场景的三维重建方法、系统、装置和存储介质，可广泛应用于三维技术领域。本发明方法通过将获取的水下若干张二维声呐图像映射成三维点云数据，并将三维点云数据中设定帧的图像对应的获取的航行位置作为三维点云数据的轨迹位置，接着根据轨迹位置对三维点云数据的其他图像对应的航行位置进行回环检测，并在确定回环检测结果为发生回环后，对发生回环对应的中间三维点云数据进行优化，并建立全局三维点云关联模型；然后对全局三维点云关联模型进行最优化求解，得到优化量，并对优化量进行顺滑处理，生成水下场景的目标三维图，从而通过目标三维图为用户多维度提供有效的水下信息，便于用户及时掌握。

技术领域

本发明涉及三维技术领域，尤其是一种水下场景的三维重建方法、系统、装置和存储介质。

背景技术

海洋拥有丰富的资源，例如生物资源、矿产资源、动力资源和化学资源。水下视觉感知技术作为海洋技术的基础性组成部分，其能为人类提供适合的观察渠道，因此也是海洋技术中最重要的环节之一。水下视觉感知技术主要包括光学视觉感知技术和声学视觉感知技术。其中利用光学视觉感知技术所采集的光学图像可以覆盖观察区域内丰富的色彩信息以及细微的几何信息，但是由于自然环境中光的传播距离有限，尤其是在一些水体浑浊的水域环境中作业时，光学视觉感知能见度甚至不足一米，严重的限制了感知范围。相比较于光学感知技术，声学感知技术的声波在水下传播时，介质的吸收率较小、传播距离较远，因此在当前水下探测领域，主要采用声学感知技术。水下声视觉成像中，由于衰减、混响等因素的影响，声呐图像成像质量远不如光学图像，声图像对比度低，噪声重，目标边缘不完整，因此获取的二维声呐图像难以为用户提供有效的水下信息。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种水下场景的三维重建方法、系统、装置和存储介质，能够从多维角度为用户提供有效的水下信息。

第一方面，本发明实施例提供了一种水下场景的三维重建方法，包括以下步骤：

获取水下若干张二维声呐图像和水下航行器的航行位置；

将若干张所述二维声呐图像映射成三维点云数据，将所述三维点云数据中设定帧的图像对应的航行位置作为所述三维点云数据的轨迹位置；

根据所述轨迹位置对其他三维点云数据进行回环检测；

确定回环检测结果为发生回环，对发生回环对应的中间三维点云数据进行优化，并建立全局三维点云关联模型；

对所述全局三维点云关联模型进行最优化求解，得到优化量；

对所述优化量进行顺滑处理，生成水下场景的目标三维图。

本发明实施例提供的一种水下场景的三维重建方法，其具有如下有益效果：

本实施例通过将获取的水下若干张二维声呐图像映射成三维点云数据，并将三维点云数据中设定帧的图像对应的获取的航行位置作为三维点云数据的轨迹位置，接着根据轨迹位置对三维点云数据的其他图像对应的航行位置进行回环检测，并在确定回环检测结果为发生回环后，对发生回环对应的中间三维点云数据进行优化，并建立全局三维点云关联模型；然后对全局三维点云关联模型进行最优化求解，得到优化量，并对优化量进行顺滑处理，生成水下场景的目标三维图，从而通过目标三维图为用户多维度提供有效的水下信息，便于用户及时掌握。

可选地，所述将若干张所述二维声呐图像映射成三维点云数据，其具体为：

采用SDK文件将若干张所述二维声呐图像映射成三维点云数据。

可选地，所述设定帧的图像为所述三维点云数据中的中间帧的图像。

可选地，所述对所述全局三维点云关联模型进行最优化求解，其具体为：

采用最小二乘法对所述全局三维点云关联模型进行最优化求解。