CN116400361A - 一种基于声呐探测的目标三维重构系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于声呐探测的目标三维重构系统，包括水下机器人、惯导模块、三维云台、姿态传感器、声呐、上位机和深度传感器；所述惯导模块和深度传感器设置在水下机器人上，所述惯导模块用于测量所述水下机器人的运动信息，所述深度传感器用于获取所述水下机器人在水中的深度信息；所述三维云台设置在水下机器人上，所述声呐和姿态传感器设置在三维云台上，所述声呐用于水下信息的采集，所述姿态传感器用于检测所述水下机器人的姿态信息；通过所述水下机器人的运动信息和姿态信息，调整三维云台的姿态，实现对生态探测角度的自动调节。与现有技术相比，本发明具有实用性强适用范围广等优点。

Description

一种基于声呐探测的目标三维重构系统与方法

技术领域

本发明涉及水下机器人的水下三维检测技术领域，尤其是涉及一种基于声呐探测的目标三维重构系统与方法。

背景技术

水下机器人在水下的地形地貌成像，水下目标识别以及水下测绘等方面取得巨大的实际应用成果，水下机器人开始被应用于水下目标三维检测工作。在水下目标三维检测作业过程中，需要根据扫描的二维声呐图像获得被检测物体的三维信息，尤其是高度信息，以保证获取被检测物体的三维信息精确性。

目前获取被检测物体的三维信息一般基于已知物体的声阴影长度和回波距离确定，要求水下机器人能够实时获取声纳与河床距离，但是当被探测物体并非在河床底部，而是在距河床有一定距离的水中时，在二维声纳图像中无法获取到物体的阴影信息。此时的探测方法不能很好地获得水下被检测物体的精确三维信息。

如中国专利CN 112526490 B公开了一种基于计算机视觉的水下小目标声呐探测系统与方法，该系统包括：声呐数据采集单元、预处理单元、矩形图与扇形图变换与反变换单元、图像三维投影单元、图像配准单元、目标检测单元以及后处理单元。该方法包括：将船舰开至待探测水域,获取待探测水域下信息，将这些信息打包进行结构化存储；将打包后的图像进行预处理，将所述原始声呐数据转换为声呐矩形图；对所述声呐矩形图形进行变换，得到以船舰为中心原点的扇形图；通过软件，用户在扇形图上框选区域，并将该区域坐标进行反变换，得到该区域在所述矩形图中的坐标位置，将矩形图中的区域截取出来，输入到目标检测模型进行推理，得到检测结果。

但上述现有技术通过获得原始声纳数据，使用软件实现对水雷等小目标的检测，不适于从二维声纳图像中提取三维信息，且无法完成水下较大物体在无阴影情况下的物体三维重构。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在无法完成水下较大物体在无阴影情况下的物体三维重构的缺陷而提供一种基于声呐探测的目标三维重构系统与方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于声呐探测的目标三维重构系统，包括水下机器人、惯导模块、三维云台、姿态传感器、声呐、上位机和深度传感器；

所述惯导模块和深度传感器设置在水下机器人上，所述惯导模块用于测量所述水下机器人的运动信息，所述深度传感器用于获取所述水下机器人在水中的深度信息；

所述三维云台设置在水下机器人上，所述声呐和姿态传感器设置在三维云台上，所述声呐用于水下信息的采集，所述姿态传感器用于检测所述水下机器人的姿态信息；

通过所述水下机器人的运动信息和姿态信息，调整三维云台的姿态，实现对生态探测角度的自动调节；

所述上位机连接水下机器人，用于控制所述水下机器人以及接受声呐采集的数据。

进一步地，所述水下机器人通过多轴螺旋桨驱动，用于水下机器人的运动和姿态控制，所述水下机器人通讯连接上位机。

进一步地，所述水下机器人通过以太网连接上位机。

进一步地，所述惯导模块包括速度陀螺、加速度计和微型计算机，用于测量水下机器人的角运动信息和线运动信息。

进一步地，所述姿态传感器包括陀螺仪和加速度传感器，用于获取水下机器人的姿态信息。

进一步地，所述声呐预设有扫描角度和扫描范围，通过发射声脉冲以及接受不同位置的回波信号，实现水下信息的采集。

进一步地，所述深度传感器内部设有距离传感器，用于获取水下机器人的高度信息。

进一步地，所述上位机用于显示声呐扫描的二维声呐图像数据，提取声呐采集图像的信息，获得目标物体的轮廓信息和回波距离信息。

本方案提供了一种基于声呐探测的目标三维重构方法，包括以下步骤：

S101：固定声呐和三维云台的垂直监测夹角θ，水下机器人靠近被检测物体，声呐向被检测物体发射声波信息；

S102：声纳接收回波信息，并将信息传输至上位机，上位机根据信息显示声纳二维图像，获取声纳到被检测物体的回波距离，记录声纳竖直方向上的移动距离；

S103：声呐开始获取被检测物体的回波信息的极限位置为P₀，水下机器人带着声呐上升一定的距离后，声呐到达被检测物体上方的极限位置P_n；

S104：获取声呐在P₁，P₂，P₃，…，P_n-2，P_n-1位置下得到的被检测物体的高度D₁，D₂，D₃，…，D_n-2，D_n-1，获取声呐由P₀至P_n移动过程中，竖直方向上的阶段上升距离S₀、S₁，S₂，S₃，…，S_n-2，S_n-1；

S105：获取声呐在P_n位置的回波距离R₁、R₂，以及被检测物体的切面距离D′，根据正弦定理，求得被检测物体切面距离D′和回波距离R₂的夹角θ₁；

S106：根据被检测物体切面距离D′和回波距离R₂的夹角θ₁以及被检测物体切面距离D′，求得P_n位置声呐测得被测物体的高度h，根据声呐在竖直方向上的移动距离S_sum＝S₀+S₁+S₂+S₃+…+S_n-2，得到被检测物体的高度H＝S_sum+h；

S107：获取声呐在P_n-1位置的二维声纳图像I₁和P_n位置的二维声纳图像I₂，测量二维声纳图像I₁中目标区域的长度a₁和宽度b₁，测量二维声纳图像I₂中目标区域的长度a₂和宽度b₂，计算目标区域的长度和宽度的平均值，得到被检测物体的长度和宽度；

S108：根据得到的被检测物体的长度、宽度和高度信息，完成被检测物体的三维重构。

本方案还提供了另外一种基于声呐探测的目标三维重构方法，包括以下步骤：

S201：固定声呐和三维云台的垂直监测夹角，水下机器人靠近被检测物体，声呐向被检测物体发射声波信息；

S202：声纳接收回波信息，并将信息传输至上位机，上位机根据信息显示声纳二维图像，测量得到声纳到被检测物体的回波距离和被检测物体的轮廓长度；

S203：声呐在P₁位置获取被检测物体的回波距离R₁和R₂，声呐在P₂位置获取被检测物体的回波距离R₃和R₄，获取声呐中心轴与水平位置的夹角α，获取被检测物体在图像中的切面长度D′，获取P₁位置与P₂位置的竖直高度差S；

S204：根据声呐在P₁位置获取被检测物体的回波距离R₁和R₂以及被检测物体在图像中的切面长度D′，通过余弦定理，得到回波距离R₂和被检测物体切面长度D′的夹角θ₃；

S205：根据回波距离R₂和被检测物体切面长度D′的夹角θ₃以及声呐中心轴与水平位置的夹角α，得到回波距离R₄和被检测物体切面长度D′之间的夹角θ₄；

S206：根据P₁位置与P₂位置的竖直高度差S、被检测物体在图像中的切面长度D′以及回波距离R₄和被检测物体切面长度D′之间的夹角θ₄，通过正弦定理，得到被检测物体切面长度D′与被检测物体前端面的夹角θ₆，进而得到被检测物体的高度h；

S207：获取声呐在P₁位置的二维声纳图像I₁和P₂位置的二维声纳图像I₂，测量二维声纳图像I₁中目标区域的长度a₁和宽度b₁，测量二维声纳图像I₂中目标区域的长度a₂和宽度b₂，计算目标区域的长度和宽度的平均值，得到被检测物体的长度和宽度；

S208：根据得到的被检测物体的长度、宽度和高度信息，完成被检测物体的三维重构。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明采用安装于水下机器人内部的三维云台，以及与水平面成既定检测角度的声呐获取水下二维声呐图像，通过上位机中获取声呐到被检测物体的回波距离、被检测物体的切面长度和水下机器人的高度信息，进行三角计算，实现水下被检测物体的三维信息的精确计算。能够准确的从水下大物体目标的声呐而且图像完成目标的三维构建，图像的三维构建方法简单适用性强。

(2)本方案能够通过大目标以及小目标的声呐二维图像进行处理，完成大目标或小目标的三维构建，系统具有广泛性，适用范围较广。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于声呐探测的目标三维重构系统的结构框图；

图2为本发明提供的系统检测大物体目标时的检测原理图；

图3为本发明提供的系统检测大物体目标时的声呐二维图像；

图4为本发明提供的系统检测小物体目标时的检测原理图；

图5为本发明提供的系统检测小物体目标时的声呐二维图像。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供了一种基于声呐探测的目标三维重构系统，如图1所示，包括水下机器人、惯导模块、三维云台、姿态传感器、声呐、上位机和深度传感器；

惯导模块和深度传感器设置在水下机器人上，惯导模块用于测量水下机器人的运动信息，深度传感器用于获取水下机器人在水中的深度信息；

三维云台设置在水下机器人上，声呐和姿态传感器设置在三维云台上，声呐用于水下信息的采集，姿态传感器用于检测水下机器人的姿态信息；

通过水下机器人的运动信息和姿态信息，调整三维云台的姿态，实现对生态探测角度的自动调节；

上位机连接水下机器人，用于控制水下机器人以及接受声呐采集的数据。本实施例中采用捷联式惯导系统。

采用安装于水下机器人内部的三维云台，以及与水平面成既定检测角度的声呐获取水下二维声呐图像，通过上位机中获取声呐到被检测物体的回波距离、被检测物体的切面长度和水下机器人的高度信息，进行三角计算，实现水下被检测物体的三维信息的精确计算。能够准确的从水下大物体目标的声呐而且图像完成目标的三维构建，图像的三维构建方法简单适用性强。

水下机器人通过多轴螺旋桨驱动，用于水下机器人的运动和姿态控制，水下机器人通讯连接上位机。本实施例中水下机器人通过以太网连接上位机。

惯导模块包括速度陀螺、加速度计和微型计算机，用于测量水下机器人的角运动信息和线运动信息。

姿态传感器包括陀螺仪和加速度传感器，用于获取水下机器人的姿态信息。

声呐预设有扫描角度和扫描范围，通过发射声脉冲以及接受不同位置的回波信号，实现水下信息的采集。

深度传感器内部设有距离传感器，用于获取水下机器人的高度信息。

上位机用于显示声呐扫描的二维声呐图像数据，提取声呐采集图像的信息，获得目标物体的轮廓信息和回波距离信息。

本方案提供了一种基于声呐探测的目标三维重构方法，包括以下步骤：

S101：固定声呐和三维云台的垂直监测夹角θ，水下机器人靠近被检测物体，声呐向被检测物体发射声波信息；

S102：声纳接收回波信息，并将信息传输至上位机，上位机根据信息显示声纳二维图像，获取声纳到被检测物体的回波距离，记录声纳竖直方向上的移动距离；

S103：声呐开始获取被检测物体的回波信息的极限位置为P₀，水下机器人带着声呐上升一定的距离后，声呐到达被检测物体上方的极限位置P_n；

S104：获取声呐在P₁，P₂，P₃，…，P_n-2，P_n-1位置下得到的被检测物体的高度D₁，D₂，D₃，…，D_n-2，D_n-1，获取声呐由P₀至P_n移动过程中，竖直方向上的阶段上升距离S₀、S₁，S₂，S₃，…，S_n-2，S_n-1；

S105：获取声呐在P_n位置的回波距离R₁、R₂，以及被检测物体的切面距离D′，根据正弦定理，求得被检测物体切面距离D′和回波距离R₂的夹角θ₁；

S106：根据被检测物体切面距离D′和回波距离R₂的夹角θ₁以及被检测物体切面距离D′，求得P_n位置声呐测得被测物体的高度h，根据声呐在竖直方向上的移动距离S_sum＝S₀+S₁+S₂+S₃+…+S_n-2，得到被检测物体的高度H＝S_sum+h；

S107：获取声呐在P_n-1位置的二维声纳图像I₁和P_n位置的二维声纳图像I₂，测量二维声纳图像I₁中目标区域的长度a₁和宽度b₁，测量二维声纳图像I₂中目标区域的长度a₂和宽度b₂，计算目标区域的长度和宽度的平均值，得到被检测物体的长度和宽度；

S108：根据得到的被检测物体的长度、宽度和高度信息，完成被检测物体的三维重构。

具体的，如图2-3所示，基于上述方法通过二维声呐移动检测方法在检测大物体时的具体流程为：

(a)固定前视声呐和三维云台的垂直监测夹角；移动水下机器人朝着被检测物体；通过前视声呐向被检测物体发射声波信息。

(b)通过前视声纳获得回波信息，在上位机中显示测得的声纳二维图像，测量得到声纳到被检测大物体的回波距离，记录下此时声纳上下移动距离S_i(i＝0,1,

…,n)。

(c)图2中P₀代表刚开始获得被检测物体的回波信息的极限位置。水下机器人带动前视声纳上升距离S₀后，可以获得被检测大物体的回波信息，继续上升距离S₁，S₂，…，S_n-1后，声纳到达被检测大物体上方的极限位置，测得声纳到达被检测大物体的回波距离，被检测物体的切面长度。

(d)图2中D₁，D₂，D₃，…，D_n-2，D_n-1分别表示前视声纳在P₁，P₂，P₃，…，P_n-2，P_n-1位置下得到的被检测物体的高度，S₀表示前视声纳在大物体被检测之前的极限位置P₀到第一次检测到大物体的位置P₁之间上升的距离，S₁，S₂，S₃，…，S_n-2，S_n-1分别表示前视声纳每一对相邻位置之间的上升距离，P_n表示前视声纳最后检测到被检测大物体的最后位置，h表示被检测大物体在前视声纳在P_n位置的二维声纳图像的高度，θ是前视声纳的垂直检测范围。

(e)根据正弦定理：

其中a，b，c分别是三角形的三个边，A，B，C分别是a，b，c的三个对角。结合图2可以看到，已知回波距离R₁，R₂和图像中被检测大物体的切面D′的距离，可以获得被检测大物体切面距离D′和回波距离R₂的夹角θ₁。

(f)根据已知被检测大物体的切面长度D′和检测大物体切面距离D′和回波距离R₂的夹角θ₁可以得到被检测大物体在前视声纳位置P_n下的高度h，考虑前视声纳垂直方向移动的距离S_sum＝S₀+S₁+S₂+S₃+…+S_n-2，得到被检测物体的高度H＝S_sum+h。

(g)图3中P_n-1和P_n表示前视声纳在三维空间的两个位置，S_n-1表示前视声纳在P_n-1和P_n位置之间的距离，I₁和I₂表示前视声纳在P_n-1和P_n位置获得两个二维声纳图像，a₁和b₁表示二维声纳图像I₁中的目标区域的长和宽，a₂和b₂表示二维声纳图像I₂中的目标区域的长和宽。

(h)根据已知的两幅声纳图像I₁和I₂可以得知被检测大物体的长和宽，根据两次采集的长度信息和宽度信息求均值计算出被检测物体的长度和宽度信息。

(i)返回(e)运行。

如图4-5所示，本实施例还提供了另一种基于声呐探测的目标三维重构方法检测小物体的具体步骤，具体过程如下：

(1)固定前视声呐和三维云台的垂直监测夹角；移动水下机器人朝着被检测物体；通过前视声呐向被检测物体发射声波信息。

(2)通过前视声纳获得回波信息，在上位机中显示测得的声纳二维图像，测量得到声纳到被检测物体的回波距离和被检测物体的轮廓长度。

(3)图3中P₁和P₂表示前视声纳探测的两个位置，R₁，R₂表示前视声纳在P₁位置采集时被检测物体到声呐的回波距离，R₃，R₄表示前视声纳在P₂位置采集时被检测物体到声呐的回波距离，α表示水平位置和前视声纳的中心轴的夹角，D′表示采集时被检测物体在图像中的切面长度，h表示被检测物体的高度，θ表示声纳的垂直检测角度，θ₁表示回波距离R₂和被检测物体切面长度D′之间的夹角，θ₂表示回波距离R₁和R₂之间的夹角，S表示前视声纳从P₁位置到P₂位置上升的距离，θ₄表示前视声纳的回波距离R₄和被检测物体切面长度D′之间的夹角，θ₃表示前视声纳的回波距离R₂和被检测物体切面长度D′之间的夹角。

(4)根据余弦定理：

其中α表示三角形角度，a表示角度α对边，b、c表示角度α邻边，结合图4中，已知回波距离R₁、R₂和被检测物体的切面长度D′，可以得到回波距离R₂和被检测物体切面长度D′的夹角θ₃。

(5)根据θ₄＝θ₃+α，可以得到回波距离R₄和被检测物体切面长度D′之间的夹角θ₄。

(6)根据正弦定理：

其中a，b，c分别是三角形的三个边，A，B，C分别是a，b，c的三个对角。已知线段/>

之间的距离S、被检测物体切面长度D′和回波距离R₄与被检测物体切面长度D′之间的夹角θ₄，可以得到线段/>

和被检测物体切面长度D′之间的夹角θ₆.

(7)根据已知的被检测物体的切面长度D′和线段

和被检测物体切面长度D′之间的夹角θ₆可以得到被检测物体的高度信息。

(8)图5中P₁和P₂表示前视声纳在三维空间的两个位置，S表示P₁和P₂之间的垂直距离，I₁和I₂表示前视声纳在P₁和P₂两个位置获得的两个二维声纳图像，a₁和b₁表示二维声纳图像I₁中的目标区域的长和宽，a₂和b₂表示二维声纳图像I₂中的目标区域的长和宽。

(9)根据已知的两幅声纳图像I₁和I₂可以得知被检测大物体的长和宽，根据两次采集的长度信息和宽度信息求均值计算出被检测物体的长度和宽度信息。

(10)返回(4)运行。

通过大目标以及小目标的声呐二维图像进行处理，完成大目标或小目标的三维构建，系统具有广泛性，适用范围较广。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于声呐探测的目标三维重构系统，其特征在于，包括水下机器人、惯导模块、三维云台、姿态传感器、声呐、上位机和深度传感器；

所述惯导模块和深度传感器设置在水下机器人上，所述惯导模块用于测量所述水下机器人的运动信息，所述深度传感器用于获取所述水下机器人在水中的深度信息；

所述三维云台设置在水下机器人上，所述声呐和姿态传感器设置在三维云台上，所述声呐用于水下信息的采集，所述姿态传感器用于检测所述水下机器人的姿态信息；

通过所述水下机器人的运动信息和姿态信息，调整三维云台的姿态，实现对生态探测角度的自动调节；

所述上位机连接水下机器人，用于控制所述水下机器人以及接受声呐采集的数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于声呐探测的目标三维重构系统，其特征在于，所述水下机器人通过多轴螺旋桨驱动，用于水下机器人的运动和姿态控制，所述水下机器人通讯连接上位机。

3.根据权利要求2所述的一种基于声呐探测的目标三维重构系统，其特征在于，所述水下机器人通过以太网连接上位机。

4.根据权利要求1所述的一种基于声呐探测的目标三维重构系统，其特征在于，所述惯导模块包括速度陀螺、加速度计和微型计算机，用于测量水下机器人的角运动信息和线运动信息。

5.根据权利要求1所述的一种基于声呐探测的目标三维重构系统，其特征在于，所述姿态传感器包括陀螺仪和加速度传感器，用于获取水下机器人的姿态信息。

6.根据权利要求1所述的一种基于声呐探测的目标三维重构系统，其特征在于，所述声呐预设有扫描角度和扫描范围，通过发射声脉冲以及接受不同位置的回波信号，实现水下信息的采集。

7.根据权利要求1所述的一种基于声呐探测的目标三维重构系统，其特征在于，所述深度传感器内部设有距离传感器，用于获取水下机器人的高度信息。

8.根据权利要求1所述的一种基于声呐探测的目标三维重构系统，其特征在于，所述上位机用于显示声呐扫描的二维声呐图像数据，提取声呐采集图像的信息，获得目标物体的轮廓信息和回波距离信息。

9.一种基于权利要求1-8任一所述的一种基于声呐探测的目标三维重构系统的重构方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101：固定声呐和三维云台的垂直监测夹角θ，水下机器人靠近被检测物体，声呐向被检测物体发射声波信息；

S102：声纳接收回波信息，并将信息传输至上位机，上位机根据信息显示声纳二维图像，获取声纳到被检测物体的回波距离，记录声纳竖直方向上的移动距离；

S103：声呐开始获取被检测物体的回波信息的极限位置为P₀，水下机器人带着声呐上升一定的距离后，声呐到达被检测物体上方的极限位置P_n；

S104：获取声呐在P₁，P₂，P₃，…，P_n-2，P_n-1位置下得到的被检测物体的高度D₁，D₂，D₃，…，D_n-2，D_n-1，获取声呐由P₀至P_n移动过程中，竖直方向上的阶段上升距离S₀、S₁，S₂，S₃，…，S_n-2，S_n-1；

S105：获取声呐在P_n位置的回波距离R₁、R₂，以及被检测物体的切面距离D′，根据正弦定理，求得被检测物体切面距离D′和回波距离R₂的夹角θ₁；

S106：根据被检测物体切面距离D′和回波距离R₂的夹角θ₁以及被检测物体切面距离D′，求得P_n位置声呐测得被测物体的高度h，根据声呐在竖直方向上的移动距离S_sum＝S₀+S₁+S₂+S₃+…+S_n-2，得到被检测物体的高度H＝S_sum+h；

S107：获取声呐在P_n-1位置的二维声纳图像I₁和P_n位置的二维声纳图像I₂，测量二维声纳图像I₁中目标区域的长度a₁和宽度b₁，测量二维声纳图像I₂中目标区域的长度a₂和宽度b₂，计算目标区域的长度和宽度的平均值，得到被检测物体的长度和宽度；

S108：根据得到的被检测物体的长度、宽度和高度信息，完成被检测物体的三维重构。

10.一种基于权利要求1-8任一所述的一种基于声呐探测的目标三维重构系统的重构方法，其特征在于，包括以下步骤：

S201：固定声呐和三维云台的垂直监测夹角，水下机器人靠近被检测物体，声呐向被检测物体发射声波信息；

S202：声纳接收回波信息，并将信息传输至上位机，上位机根据信息显示声纳二维图像，测量得到声纳到被检测物体的回波距离和被检测物体的轮廓长度；

S203：声呐在P₁位置获取被检测物体的回波距离R₁和R₂，声呐在P₂位置获取被检测物体的回波距离R₃和R₄，获取声呐中心轴与水平位置的夹角α，获取被检测物体在图像中的切面长度D′，获取P₁位置与P₂位置的竖直高度差S；

S204：根据声呐在P₁位置获取被检测物体的回波距离R₁和R₂以及被检测物体在图像中的切面长度D′，通过余弦定理，得到回波距离R₂和被检测物体切面长度D′的夹角θ₃；

S205：根据回波距离R₂和被检测物体切面长度D′的夹角θ₃以及声呐中心轴与水平位置的夹角α，得到回波距离R₄和被检测物体切面长度D′之间的夹角θ₄；

S206：根据P₁位置与P₂位置的竖直高度差S、被检测物体在图像中的切面长度D′以及回波距离R₄和被检测物体切面长度D′之间的夹角θ₄，通过正弦定理，得到被检测物体切面长度D′与被检测物体前端面的夹角θ₆，进而得到被检测物体的高度h；

S207：获取声呐在P₁位置的二维声纳图像I₁和P₂位置的二维声纳图像I₂，测量二维声纳图像I₁中目标区域的长度a₁和宽度b₁，测量二维声纳图像I₂中目标区域的长度a₂和宽度b₂，计算目标区域的长度和宽度的平均值，得到被检测物体的长度和宽度；

S208：根据得到的被检测物体的长度、宽度和高度信息，完成被检测物体的三维重构。

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