[发明专利]基于主动立体视觉技术的模拟海床地形测量方法及测量装置

摘要

本发明公开一种基于主动立体视觉技术的模拟海床地形测量方法及测量装置，本发明采用立体视觉技术，即将双目相机布置在实验水槽的外侧，透过实验水槽的玻璃侧壁非接触地测量模拟海床的地形变化，不会对局部流场产生干扰，而且可以对整个模拟海床地形进行同步采集；本发明将主动视觉技术用于水下测量，即利用辅助的结构光透过实验水槽的玻璃侧壁照射水下地形，在地形上形成密集的结构化纹理或者点阵，使相机更容易分辨，同时也增加了地形特征点的数量，结合以高分辨率相机，可以获得较高精度的地形数据。本发明具有能够非接触、同步、高精度地测量模拟海床地形的优点，解决了现有技术存在的对应问题。

主权项

一种基于主动立体视觉技术的模拟海床地形测量方法，其特征在于包括以下步骤：（1）在至少有一侧壁上有玻璃的实验水槽的一玻璃侧壁外侧布置双目相机，使双目相机正对该玻璃侧壁的玻璃，相机镜头对准实验水槽中模拟海床的被测地形，将双目相机通过数据线与控制主机内的图像采集卡连接，由控制主机自动采集图像，并进行分析和处理；（2）用标定系统标定双目相机对距离其不同远近位置处的点所采集到的图像的空间坐标，标定系统至少包括一上面精确地绘有黑白相间正方块图案的平板状标定板，标定时，将标定板竖直伸入实验水槽内，使标定板的中心高度与正式实验时海床的平均高度一致，标定板上绘有黑白相间正方块图案的面与双目相机正对的玻璃侧壁平行，且朝向双目相机侧，然后，使标定板沿水平方向一步步地从实验水槽的靠近双目相机的玻璃侧壁处移动到正对的远离双目相机的侧壁处，同时，双目相机对起始位置起每一步位置处的标定板进行图像采集，直到终点位置，以确定在不同位置处采集到的图像的空间标定系数；标定完成后，将标定板提升至实验水槽的水面之上；（3）用砂雨法海床制备系统在实验水槽内制备出模拟海床；（4）用主动结构光系统向模拟海床投射一幅能覆盖整个被测量区域的静止的结构化纹理图像、网格图像或激光点阵图像，或定时出现的激光点阵图像，并设定好双目相机的拍摄频率；（5）用波流控制系统在实验水槽内产生波流，以模拟海流和波浪，进行正式的海床冲刷试验；（6）由双目相机对实验水槽中投射有图像的模拟海床地形进行拍摄，控制主机对采集到的模拟海床地形图像进行分析和处理，基于已有的标定系数，得到模拟海床地形的三维数据。