現(xiàn)有的水下三維重建方法大多沿用空氣中的三維重建方法,由于水體對(duì)光的吸收和散射作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣,所以空氣中的三維重建方法直接應(yīng)用于水下時(shí),重建精度較低。本文對(duì)空氣中的結(jié)構(gòu)光重建法進(jìn)行改進(jìn),提高其在水下的重建精度;并針對(duì)光度立體積分表面提出一種高度矯正算法,減小重建表面形變;最后提出一種光度立體與結(jié)構(gòu)光融合的方法,使最終的重建表面同時(shí)具有高精度的高度信息和梯度信息。主要包括以下內(nèi)容:(1)針對(duì)空氣中的結(jié)構(gòu)光重建法,提出一種改進(jìn)方法,提高其在水下的重建精度。在結(jié)構(gòu)光圖像預(yù)處理階段,本文增加去后向散射過程,基于水下成像模型從圖像復(fù)原的角度對(duì)結(jié)構(gòu)光圖像進(jìn)行去后向散射處理;在光條中心特征點(diǎn)提取階段,本文將極值法與圖像腐蝕相結(jié)合,提高在渾濁水質(zhì)下的魯棒性;在特征點(diǎn)高度重建階段,對(duì)于重建結(jié)果,本文設(shè)置梯度約束來區(qū)分重建結(jié)果中的正常點(diǎn)和異常點(diǎn),并由GRNN重新生成異常點(diǎn)的高度值。極大提高了結(jié)構(gòu)光重建法在水下的重建精度和對(duì)不同水質(zhì)的魯棒性。(2)針對(duì)光度立體積分表面高度誤差較大的問題,提出一種高度矯正算法,減小積分表面的形變程度。首先對(duì)四種積分方法(Frankot-Chellappa方法、泊松方法、Diffusion方法和M-estimators方法)進(jìn)行評(píng)價(jià),對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果較優(yōu)的積分方法所得的積分表面進(jìn)行矯正,提高了梯度積分效果。(3)基于本文的結(jié)構(gòu)光重建結(jié)果和光度立體重建結(jié)果,提出光度立體與結(jié)構(gòu)光融合的方法,利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立光度立體重建高度到結(jié)構(gòu)光重建高度的映射,即利用結(jié)構(gòu)光法重建高度對(duì)光度立體法積分表面高度進(jìn)行修正,在保持積分表面梯度精度較高的同時(shí)提高積分表面的高度精度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文光度立體與結(jié)構(gòu)光融合的水下三維重建方法,可使最終的重建表面具有高精度的梯度信息和高度信息,且在高度信息上優(yōu)于結(jié)構(gòu)光重建結(jié)果,在梯度信息上優(yōu)于光度立體法積分結(jié)果,并對(duì)不同目標(biāo)對(duì)象具有適用性,對(duì)水質(zhì)環(huán)境具有魯棒性。本文方法可應(yīng)用于海產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)、海底地形地貌勘測、水下考古及海底資源開發(fā)等領(lǐng)域。
【學(xué)位單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP391.41;P714
【部分圖文】：

青 島 理 工 大 學(xué) 工 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文標(biāo)定確定內(nèi)參矩陣1M ，即確定0 0, , , ,x yf d d u v 5 個(gè)參數(shù)。機(jī)與標(biāo)定板之間的位置關(guān)系a）顯示了攝像機(jī)坐標(biāo)系固定時(shí)，標(biāo)定板與攝像機(jī)之間示了世界坐標(biāo)系固定時(shí)，標(biāo)定板與攝像機(jī)之間的位置

圖 3.3 水下光線傳播示意圖散射的入射光線大部分無法到達(dá)相機(jī)成像平面，對(duì)水因此，后向散射分量是水下圖像噪聲的主要組成部分，。L( r , c) D( r , c) B( r , c)[54]使用一個(gè)二元二次函數(shù)來擬合后向散射分量，如式（ 2 21 2 3 4 5 6B r ,c r c rc r c 水下背景是理想的純黑色，即D r , c 0，在后向散射分（3.3）可知L r , c 0.然而，由于后向散射分量的存在的亮度不為 0，即L r , c 0。因此，對(duì)于黑色背景的水度可近似表示后向散射分量。Tsiotsios 的方法在黑色背

（d）樣本 4 （e）樣本 5圖 3.8 本文使用的 5 個(gè)樣本文在裝滿清水的水箱中分別混合 15ml、30ml、45ml、60ml 牛奶來的水下環(huán)境，并分別獲得結(jié)構(gòu)光圖像對(duì)其重建。 常用提取方法提取的特征點(diǎn)重建結(jié)果值法（Maximum Value Method, MVM）、閾值法（Threshold Met重心法（Gray-gravity Method, GGM）作為常用的結(jié)構(gòu)光特征點(diǎn)提中可以得到較滿意的提取效果，并已封裝到結(jié)構(gòu)光重建儀器中，如本文的提取方法將與 MVM、TM 和 GGM 進(jìn)行比較。用提取方法的流程圖如圖 3.9 所示。目標(biāo)對(duì)象的結(jié)構(gòu)光灰度剪切出光條高斯低通濾MVM、TM、GGM分別提取光條光條中心線
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 解則曉;劉鵬;;基于折射補(bǔ)償?shù)乃陆Y(jié)構(gòu)光三維測量系統(tǒng)[J];光電子.激光;2012年04期

2 吳慶陽;蘇顯渝;李景鎮(zhèn);惠彬;;一種新的線結(jié)構(gòu)光光帶中心提取算法[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版);2007年04期

3 崔希君;楊川;劉保華;李兵;;線性結(jié)構(gòu)光心的自適應(yīng)迭代提取法[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);2007年01期

4 王文成,徐建強(qiáng),司書春;一種改進(jìn)的重心法在光帶中心提取中的應(yīng)用[J];光電子·激光;2005年10期

5 胡斌,李德華,金剛,胡漢平;基于方向模板的結(jié)構(gòu)光條紋中心檢測方法[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2002年11期

本文編號(hào)：2859991