[发明专利]一种水下高光谱推扫图像几何校正的方法

说明书

本发明公开了一种水下高光谱推扫图像几何校正的方法，首先利用水下可见光相机与水下高光谱相机在水下推扫模式下采集数据，得到可见光图像和连续推扫高光谱图像；在水下机器人探测过程中，利用USBL超短基线获得所述水下机器人的实时定位数据，并记录可见光图像的每一帧图像获取时的时间和USBL定位数据；在数据采集完成后，结合激光测距数据和USBL定位数据对所采集的可见光图像进行拼接和校正，得到正射影像，并将拼接校正后的正射影像作为参考图像；利用参考图像使用有限元离散划分配准方法对连续推扫高光谱图像进行几何校正。该方法相比于传统整体图像的校正效率更高，图像校正视觉效果更好，也更加贴近目标的真实形貌。

技术领域

本发明涉及水下高光谱成像技术领域，尤其涉及一种水下高光谱推扫图像几何校正的方法。

背景技术

水下高光谱成像技术由于其较高的空间分辨率和光谱分辨率，能够在精细尺度上对目标进行识别和分类的特点，近年来开始应用于水下环境研究中。随着海洋工程技术的发展，高光谱成像技术在水下和深海区域的探测能力也逐渐的增强，高光谱成像仪通过搭载在水下机器人系统上，可以实现对水下环境进行连续、大范围、低风险和高效的调查，可应用于如深海矿产勘察、海底生物栖息地测绘、水下珊瑚资源调查以及水下考古等领域。

通常水下机器人平台还会搭载照明系统、高清相机、USBL以及其他传感器，用于提供海底照明、水下定位导航功能。由于水下环境的不确定性和水流波动的影响，水下机器人无法以理想情况下运动(恒定速度、高度且无晃动)，因而高光谱成像仪采集到的连续图像会产生严重畸变，不利于水下目标的分类和识别。目前针对水下高光谱成像仪的数据处理主要是辐射量和反射率的校准和简单的几何校正，缺乏图像畸变的校正手段，受到水下波浪的影响，水下机器人的姿态具有极大的不确定性，且随时间变化较快，平台稳定性差，而传统星载和机载推扫式高光谱图像的几何校正方法需要精确的输入每一帧图像的外方位元素，对于水下机器人平台来说，精确获得每一帧图像的外方位元素是难以实现的，因此传统遥感方法不适用于水下高光谱连续图像。

发明内容

本发明的目的是提供一种水下高光谱推扫图像几何校正的方法，该方法相比于传统整体图像的校正效率更高，图像校正视觉效果更好，也更加贴近目标的真实形貌。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种水下高光谱推扫图像几何校正的方法，所述方法包括：

步骤1、首先利用水下可见光相机与水下高光谱相机在水下推扫模式下采集数据，得到可见光图像和连续推扫高光谱图像；其中，所述水下可见光相机与水下高光谱相机搭载于水下机器人平台的光电球中，且两个相机光路同轴；

步骤2、在水下机器人探测过程中，利用超短基线定位系统USBL获得所述水下机器人的实时定位数据，并记录可见光图像的每一帧图像获取时的时间和USBL定位数据；

步骤3、在数据采集完成后，结合激光测距数据和USBL定位数据对所采集的可见光图像进行拼接和校正，得到正射影像，并将拼接校正后的正射影像作为参考图像；

步骤4、利用步骤3的参考图像使用有限元离散划分配准方法对步骤1得到的连续推扫高光谱图像进行几何校正。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述方法相比于传统整体图像的校正效率更高，图像校正视觉效果更好，也更加贴近目标的真实形貌。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的水下高光谱推扫图像几何校正的方法流程示意图。

具体实施方式