[发明专利]一种基于多目视觉的水下三维立体成像装置及方法

说明书

本申请公开了一种基于多目视觉的水下三维立体成像装置及方法，其具体包括水下图像获取模块，图像处理模块、显示模块。所述水下图像获取模块包括丝杆、左高清摄像头、LED照明模块、右高清摄像头。所述左高清摄像头、LED照明模块、右高清摄像头安装在水平丝杆上，其中左高清摄像头、右高清摄像头关于LED照明模块对称安装。所述图像处理模块对左右两个高清摄像头所获取的图像依次利用图像预处理、摄像机标定、立体匹配、三维重建的方法获取水下三维立体图像。所述显示模块用于显示水下三维立体图像。本申请一种基于多目视觉的水下三维立体成像装置，可有效的解决水下激光探测器水下视野盲区的问题。

技术领域

本发明主要涉及水下成像领域，具体涉及一种基于多目视觉的水下三维立体成像装置及方法。

背景技术

二十一世纪以来，各国逐渐把目光由陆地转移至海洋、湖泊等水下环境中。相比于陆地研究和工程作业，水下研究和工程作业受到了巨大的限制。技术人员需要借助各类仪器完成水下环境观察、距离测量等工作。水下成像技术逐渐在各类水下作业中广泛应用，

但由于水对光具有强烈的散射和吸收，造成光在水下衰减很快，远远大于光在大气中的衰减。现阶段，水下激光探测广泛的使用在水下成像技术中。但实现有效的水下激光探测往往需要高功率的激光光源和极其灵敏的光电探测器配合工作。而单光子探测器虽然可实现微弱回波信号的探测，但该类探测器对光强的响应不是线性的，强光会使其饱和导致无法响应后续一段时间的光子，出现致盲的现象。在水下激光成像系统中出射的激光会被水和水中的杂质强烈地散射，其中一部分向后的散射称为后向散射。后向散射在近距离时尤为强烈且与出射激光光强成正比。该后向散射能使单光子探测器致盲而无法响应近距离目标回波，造成数米到数十米的盲区。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种基于多目视觉的水下三维立体成像装置及方法，以解决相关技术中存在水下视野盲区的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种基于多目视觉的水下三维立体成像装置，包括：

水下图像获取模块，所述水下图像获取模块包括LED照明模块、对称分布在所述LED照明模块左右两侧的左高清摄像头和右高清摄像头，所述LED照明模块用于为所述左高清摄像头和右高清摄像头提供照明，所述左高清摄像头和右高清摄像头分别在同一时刻对水下环境进行拍摄，得到水下图像；

图像处理模块，所述图像处理模块用于获取所述水下图像，并对所述图像依次进行图像预处理、摄像机标定以及三维重建，获取水下三维立体图像；

显示模块，所述显示模块用于显示所述水下三维立体图像。

进一步地，所述LED照明模块、左高清摄像头、右高清摄像头工作的时序图完全相同。

进一步地，所述图像预处理包括：

将所述左高清摄像头和右高清摄像头所获取的彩色RGB水下图像进行灰度化和二值化处理。

进一步地，还包括：所述摄像机标定包括：

使用标定参数，建图像坐标系与世界坐标其之间的对应关系。

进一步地，所述三维重建，包括：

根据两张预处理后的图像之间的差别，获得深度参数；

根据所述深度参数建立图像不同特征向量之间的相互对应关系，将同一空间物理点在不同图像中的映像点对应；

采用多目立体视觉的算法并根据所述摄像机标定得到的图像坐标系和世界坐标系之间的对应关系融合两张图像，得到水下环境的三维立体图像。

根据本发明实施例的第二方面一种基于多目视觉的水下三维立体成像方法，包括：

通过左高清摄像头和右高清摄像头分别在同一时刻对水下环境进行拍摄，得到水下图像；