[发明专利]一种高速视频水下结构三维定位验证方法及装置

说明书

本发明涉及一种高速视频水下结构三维定位验证方法及装置，该方法基于全站仪测量的实际目标点坐标，对高速视频水下结构三维定位算法解算的目标点坐标进行精度验证，该精度验证包括检核点误差验证、多介质成像验证以及标准检校板验证。与现有技术相比，本发明的验证方法可对高速视频水下结构三维定位算法进行系统性的精度验证，具有可靠高的优点。

技术领域

本发明涉及水下成像测量验证领域，尤其是涉及一种高速视频水下结构三维定位验证方法及装置。

背景技术

伴随着大规模的海洋开发利用工程活动，精确提取水下结构对象在工程实验过程中的瞬态三维形成为了当前视频测量的前沿研究问题，也是军事工程、海洋工程等领域高速实验的新测试方法，具有重要的应用需求。

目前大多数高速视频成像测量装置都忽视了水下介质对成像精度的影响，尤其对于一些精密的水下工程监测应用，其定位精度高低直接影响了工程监测结果；目前对于此类高速视频水下结构三维定位算法的定位精度缺乏系统性、可靠的验证方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种系统的、可靠性高的高速视频水下结构三维定位验证方法及装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的第一方面，提供一种高速视频水下结构三维定位验证方法，该方法包括：

1)实验场景布设，通过在水箱中布设用于三维定位的控制框架；

2)布设高速视频测量网络，实现高速视频水下结构三维定位；

3)基于全站仪测量的实际目标点坐标，对高速视频水下结构三维定位算法解算的目标点坐标进行精度验证，该精度验证包括检核点误差验证、多介质成像验证以及标准检校板验证。

优选地，所述高速视频水下结构三维定位算法具体为：通过相机标定算法和相机定向算法分别解析高速相机的内方位、外方位参数，采用基于多介质成像解析算法的三维重建方法获取水下结构目标点的三维空间信息。

优选地，所述多介质成像解析算法具体为：基于各介质的折射率和厚度，计算介质面位置补偿值，从而得到虚拟介质面，并将其作为新介质面，将多介质成像简化为双介质成像进行成像解析。

优选地，所述检核点误差验证具体为：将水箱中控制框架上的控制点分为两组，一组控制点用于相机定向算法的解析，另一组控制点作为检核点以验证所提算法的可靠性；通过多介质成像解析算法计算出的检核点坐标与通过全站仪测量的检核点坐标进行比较。

优选地，所述多介质成像验证具体为：采用多介质成像解析算法或双介质成像解析算法解算目标点位，并与全站仪测量的坐标比较进行精度验证。

优选地，所述标准检校板验证具体为：在水箱中放置一个标准检校板，该标准检校板上的点位平面坐标已经被预先设计，结合全站仪测量的点位坐标，计算标准检校板上的每一行或每一列坐标的均方根误差。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于上述方法的验证装置，该验证装置包括三维定位模块以及验证模块；

所述三维定位模块包括高速相机、同步采集与存储模块以及用于辅助高速相机外方位参数解算的控制框架；所述控制框架置于立体水箱之中，该立体水箱的介质面上覆有用于解算介质面位置参数的人工标志点；

所述验证模块包括全站仪和点位平面坐标已预先设计的标准检校板，所述全站仪用于测量控制框架上的所有控制点位以及介质面上的人工标志点位，所述标准检校板用于进行标准检核板验证。

优选地，所述控制框架的不同深度支撑杆上随机布置多个控制点位，该控制点位分为两部分，一部分用于高速相机定向算法解析，另一部分作为检核点。

优选地，所述立体水箱为立体玻璃水箱；所述控制框架为钢制控制框架。