CN104567822A - 一种实现水下结构光立体视觉测程及特征提取的装置 - Google Patents

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CN104567822A CN201510013758.3A CN201510013758A CN104567822A CN 104567822 A CN104567822 A CN 104567822A CN 201510013758 A CN201510013758 A CN 201510013758A CN 104567822 A CN104567822 A CN 104567822A
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丁渊明
张永超
郭钢祥
陈锦伟
郭斌
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    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G01C11/02—Picture taking arrangements specially adapted for photogrammetry or photographic surveying, e.g. controlling overlapping of pictures

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Abstract

本发明公开了一种实现水下结构光立体视觉测程及特征提取的装置。包括数据处理单元、立体视觉单元及结构光光源，结构光光源发出激光光源，经水下的被测物体反射后由立体视觉单元接收，数据处理单元通过数据接口与立体视觉单元连接，接收并实时处理图像，实现视觉测程及特征提取。本发明安装于水下运动载体，能够同时获得运动载体的近距离三维移动信息和水下视场特征，实现水下结构光立体视觉测程和水下视场特征提取，提高了视觉测量在水下近距离测量中的应用。

Description

一种实现水下结构光立体视觉测程及特征提取的装置
技术领域
本发明涉及了一种水下测量装置，尤其是涉及了一种实现水下结构光立体视觉测程及特征提取的装置。
背景技术
水体环境的不均匀光照和低可见度特性严重制约光学系统在水下观测中的应用，相比较空气环境，水下图像特征点提取精度不高，图像匹配特征信息不足，传统的水下测程装置难以同时获得水下运动载体的运动信息和视场特征，缺少具有上述功能的装置，严重制约视觉测量在水下近距离测量中的应用。
发明内容
针对现有水下测程装置中存在的问题，本发明的目的在于提供一种实现水下结构光立体视觉测程及特征提取的装置，能够同时获得运动载体的运动信息和视场特征而进行水下测程。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括数据处理单元、立体视觉单元及结构光光源，结构光光源发出激光光源，经水下的被测物体反射后由立体视觉单元接收，数据处理单元与立体视觉单元连接，接收并实时处理图像，实现水下视觉测程及特征提取。
所述的数据处理单元包括数据处理单元防水外壳和装在防水外壳内部的中央处理器、存储器、用户终端和通信模块，中央处理器分别与存储器、用户终端和通信模块连接；所述的立体视觉单元包括两个相机防水外壳和分别装在两个相机防水外壳内的数字相机，两个相机防水外壳平行分别安装在固定板底面的两侧，相机防水外壳顶部通过滑块安装在固定板底面的导轨上并沿导轨移动，导轨垂直于数字相机的镜头方向；所述的结构光光源包括结构光防水外壳和装在结构光防水外壳内的结构光激光器，结构光防水外壳安装在固定板顶面，结构光激光器朝向与数字相机镜头方向相同；结构光激光器和两个数字相机均与数据处理单元的通信模块连接。
所述的结构光激光器产生用于为立体视觉单元提供视场照明和特征参照的特征条纹结构光，特征条纹结构光照射到水下的被测物体上。
所述的特征条纹结构光是带有编码信息的条纹结构光。
所述的编码信息是通过光带明暗条纹宽度表达。
本发明具有的有益效果是：
本发明安装于水下运动载体，能够同时获得运动载体的近距离三维移动信息和水下视场特征，实现水下结构光立体视觉测程和水下视场特征提取，提高了视觉测量在水下近距离测量中的应用。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
图2为本发明装置的等轴测三维立体图。
图3为本发明装置的结构光条纹样图。
图中：1、数据处理单元，2、立体视觉单元，3、结构光光源，4、固定板，11、数据处理单元防水外壳，12、中央处理器，13、存储器，14、用户终端，15、通信模块，20、相机防水外壳，21、数字相机，30、结构光防水外壳，31、结构光激光器。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明包括数据处理单元1、立体视觉单元2及结构光光源3，结构光光源3发出激光光源，经水下的被测物体反射后由立体视觉单元2接收，数据处理单元1通过数据接口与立体视觉单元连接，接收并实时处理图像，实现视觉测程及特征提取。
如图1所示，数据处理单元1包括数据处理单元防水外壳11和装在防水外壳内部的中央处理器12、存储器13、用户终端14和通信模块15，中央处理器12分别与存储器13、用户终端14和通信模块15连接；通信模块15能够实时采集立体视觉单元2的数据信息并传递到中央处理器12，中央处理器12对数据进行处理，将视觉测程数据及特征提取信息保存到存储器13并且实时显示到用户终端14，通信模块15也可将视觉测程数据及特征提取信息上传到远程数据库中。
如图2所示，立体视觉单元2包括两个相机防水外壳20和分别装在两个相机防水外壳内的数字相机21，两个相机防水外壳20之间间隔距离，两个相机防水外壳20平行分别安装在固定板4底面的两侧，相机防水外壳20顶部通过滑块安装在固定板4底面的导轨上并沿导轨移动，导轨垂直于数字相机21的镜头方向；两个数字相机21采集视场图像信息，通过通信模块传递给数字处理单元1。
如图1所示，结构光光源3包括结构光防水外壳30和装在结构光防水外壳30内的结构光激光器31，结构光防水外壳30安装在固定板4顶面，结构光激光器31朝向与数字相机21镜头方向相同。
结构光激光器31和两个数字相机21均与数据处理单元1的通信模块15连接。通信模块15能够实现数据处理单元1和立体视觉单元2及结构光光源3的连接，同时能够实现数据的远程传输。
结构光激光器31产生用于为立体视觉单元2提供视场照明和特征参照的特征条纹结构光，特征条纹结构光照射到水下的被测物体上。
所述的特征条纹结构光是带有编码信息的条纹结构光。
特征条纹结构光是由结构光激光器31产生的带有特定编码信息的条纹结构光，编码信息是通过光带明暗条纹宽度表达，不同的结构光激光器31带有不同的特征条纹结构光。
数据处理单元通过通信模块从立体视觉单元获取图像信息，进行分析处理，计算运动载体的三维运动信息并可提取水下视场特征；数据处理单元可实时计算实验数据并远程传输。
两个数字相机轴线在同一平面间隔一定位置放置，相机防水外壳20采用密封设计隔离数字相机21与水体环境；结构光防水外壳30采用防水设计隔离在结构光防水外壳30内的结构光激光器31。
本发明装置的实施例及其具体工作过程如下：
打开结构光激光器，产生特征条纹结构光；实施例采用的特征条纹结构光如图3所示，本次采用但不局限于唯一的特征条纹结构光，也可采用其他匹配的特征条纹结构光。
立体视觉单元2的数字相机21轴线在同一平面并间隔距离放置，组成立体视觉测量单元，立体视觉单元2通过接收数字处理单元1的信号控制数字相机21进行图像的采集，并且将图像信息通过通信模块传输给数字处理单元1，相机防水外壳20通过密封设计隔离相机与水体环境；结构光装置3包括结构光防水外壳30、结构光激光器31，结构光激光器31为水下立体视觉测程装置提供视场照明和特征参照，增加匹配点的信息特征，提高匹配的准确度，结构光防水外壳30通过密封设计隔离结构光激光器31和水体环境。
数字处理单元1通过通信模块15能够实时采集立体视觉单元2的图像信息并提取视场特征，提取多幅采集图像中结构光特征及其它参照物信息传递到中央处理器12，中央处理器12通过图像处理方法实时获得水下运动载体的运动信息和水下视场特征并且保存到存储器13，通过用户终端14实时显示，用户终端14可采用触摸显示屏，中央处理器12通过通信模块15将水下载体运动信息和水下视场特征远程传输给数据库。

Claims (5)

1. 一种实现水下结构光立体视觉测程及特征提取的装置，其特征在于：包括数据处理单元（1）、立体视觉单元（2）及结构光光源（3），结构光光源（3）发出激光光源，经水下的被测物体反射后由立体视觉单元（2）接收，数据处理单元（1）与立体视觉单元（2）连接，接收并实时处理图像，实现水下视觉测程及特征提取。
2. 根据权利要求1所述的一种实现水下结构光立体视觉测程及特征提取的装置，其特征在于：所述的数据处理单元（1）包括数据处理单元防水外壳（11）和装在防水外壳内部的中央处理器（12）、存储器（13）、用户终端（14）和通信模块（15），中央处理器（12）分别与存储器（13）、用户终端（14）和通信模块（15）连接；
所述的立体视觉单元（2）包括两个相机防水外壳（20）和分别装在两个相机防水外壳内的数字相机（21），两个相机防水外壳（20）平行分别安装在固定板（3）底面的两侧，相机防水外壳（20）顶部通过滑块安装在固定板（3）底面的导轨上并沿导轨移动，导轨垂直于数字相机（21）的镜头方向；
所述的结构光光源（3）包括结构光防水外壳（30）和装在结构光防水外壳（30）内的结构光激光器（31），结构光防水外壳（30）安装在固定板（3）顶面，结构光激光器（31）朝向与数字相机（21）镜头方向相同；结构光激光器（31）和两个数字相机（21）均与数据处理单元（1）的通信模块（15）连接。
3. 根据权利要求2所述的一种实现水下结构光立体视觉测程及特征提取的装置，其特征在于：所述的结构光激光器（31）产生用于为立体视觉单元（2）提供视场照明和特征参照的特征条纹结构光，特征条纹结构光照射到水下的被测物体上。
4. 根据权利要求3所述的一种实现水下结构光立体视觉测程及特征提取的装置，其特征在于：所述的特征条纹结构光是带有编码信息的条纹结构光。
5. 根据权利要求4所述的一种实现水下结构光立体视觉测程及特征提取的装置，其特征在于：所述的编码信息是通过光带明暗条纹宽度表达。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105241381A (zh) * 2015-10-09 2016-01-13 中国水产科学研究院东海水产研究所 拖网模型网口测量方法
CN106990519A (zh) * 2017-05-12 2017-07-28 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 结构光照明显微成像系统
CN107131842A (zh) * 2017-06-27 2017-09-05 南京理工大学 一种非接触水下全场应变测量方法
CN113654476A (zh) * 2021-08-12 2021-11-16 上海交通大学 一种耐辐照的水下变形视觉测量单元及测量方法

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