[发明专利]水下立体视觉系统球面折射矫正方法、电子设备

权利要求书

1.一种水下立体视觉系统球面折射矫正方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S100，使用待标定的立体视觉系统在水下采集标准棋盘格的图像；

步骤S200，基于采集的水下棋盘格图像结合折射参数标定算法获得球面折射参数；具体包括：步骤S10，应用张氏标定法对使用的双目相机进行标定，获得相机内参数矩阵和相机外参数矩阵；步骤S20，对标准棋盘格的图像进行角点检测，获得角点在左右成像平面的坐标步骤S30，设置折射参数O_s、R、d为待优化变量，设置N个种群个体作为父代种群P，并为每个种群个体进行待优化变量的随机初始化；其中，O_s为折射面球心位置、R为内球面半径、d为透明壳体的厚度；步骤S40，进行迭代优化，设置起始代数n＝1，设置最大迭代次数nGen；步骤S50，对父代种群进行交叉变异操作，得到规模为N子代种群R，并将父代种群P和子代种群R合并为规模为2N的新种群Q；依次将种群Q内2N个个体的基因作为折射参数，通过球面折射模型求解方法计算棋盘格上所有角点对应的空间位置，此时种群中的所有个体将得到对应的一组坐标；步骤S60，针对每个种群个体，根据棋盘格角点空间不变性计算预设优化目标；步骤S70，根据每个个体计算得到的目标函数值，对种群进行非支配排序并计算相同非支配等级中个体的拥挤度；步骤S80，依据非支配等级由高到低选择N个各自作为新的父代种群；步骤S90，计算n＝n+1，如果所有个体的目标函数值均小于预设阈值或者n＞nGen，则跳出迭代循环，将最终种群个体的基因作为待优化参数值；否则返回执行步骤S40；

步骤S300，从水下立体视觉系统采集的图像选择目标，获得目标在左右成像平面的坐标；

步骤S400，基于目标在左右成像平面的坐标以及球面折射参数，通过求解逆光路球面折射模型获得目标图像中预设点对应的从相机光心到目标之间完整的逆向光路，求解左右相机对应光路的交点位置获得目标在空间中的精确坐标。

2.根据权利要求1所述的水下立体视觉系统球面折射矫正方法，其特征在于，

其中，F₁、F₂、F₃、F₄为四个预设优化目标；

F₃＝F₃¹+F₃²

F₄＝F₄¹+F₄²

w为棋盘格宽度；C_i,j为第i行第j列的棋盘格角点坐标；U为棋盘格中角点行数，V为列数。

3.根据权利要求2所述的水下立体视觉系统球面折射矫正方法，其特征在于，第一预设优化目标F₁的优化条件为：棋盘格中相邻角点之间的距离为定值，经过折射模型矫正的棋盘格角点坐标满足原始距离条件。

4.根据权利要求2所述的水下立体视觉系统球面折射矫正方法，其特征在于，第二预设优化目标F₂的优化条件为：棋盘格中任意一角点与其行方向和列方向上的相邻角点的连线存在严格的垂直关系。

5.根据权利要求2所述的水下立体视觉系统球面折射矫正方法，其特征在于，第三预设优化目标F₃的优化条件为：棋盘格中任意角点与其行方向或者列方向上的相邻角点的连线与棋盘格的X轴或者Y轴平行。

6.根据权利要求2所述的水下立体视觉系统球面折射矫正方法，其特征在于，第四预设优化目标F₄的优化条件为：处于棋盘格同行或者同列的角点位于同一条直线。