[发明专利]一种用于深远海视觉养殖的光-声图像融合方法

说明书

本发明公开了一种用于深远海视觉养殖的光‑声图像融合方法，包括步骤1，光学相机的立体标定：包括径向畸变标定、水下双目立体视觉联合标定；步骤2，成像声呐的标定：将声呐坐标系下的坐标点转换到视觉坐标系中；步骤3，立体光学相机与多波束前视声呐的联合配准：将由光学相机与声呐两种不同图像识别传感器得到的不同观测角度、不同时空域条件下获取的同一区域信息的两幅及其以上图像进行联合配准，实现同一坐标系的转换；步骤4，将光学图像映射到声学图像；步骤5，将声学图像映射到光学图像；步骤6，光学成像与声学成像的融合。本发明有效克服深远海视觉养殖中水下视觉技术与声呐的缺点，达到声光图像互补的效果。

技术领域

本发明涉及光学摄像机与声呐的图像融合技术领域，尤其是一种用于深远海视觉养殖的光-声图像融合方法。

背景技术

视觉技术在深远海养殖方面的应用，不仅能够弥补传统依靠劳动力手工测量作业的不足，如效率低、劳务强度大、作业环境恶劣等，从而提高深远海养殖的生产效率与质量，同时还能降低养殖人员人工操作环节中不必要的成本，减少人力需求。

视觉技术在深远海养殖的方面的运用有许多方面，如鱼类识别、水质监测、投喂监测、鱼类行为识别等。视觉技术主要包括水下摄像与声呐技术两种，其中水下摄像技术生成的视觉图像分辨率高但成像距离小，声呐技术生成的视觉图像探测距离大但分辨率差。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种用于深远海视觉养殖的光-声图像融合方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于深远海视觉养殖的光-声图像融合方法，包括如下步骤：

步骤1，光学相机的立体标定：包括径向畸变标定、水下双目立体视觉联合标定；

步骤2，成像声呐的标定：将声呐坐标系下的坐标点转换到视觉坐标系中；

步骤3，立体光学相机与多波束前视声呐的联合配准：将由光学相机与声呐两种不同图像识别传感器得到的不同观测角度、不同时空域条件下获取的同一区域信息的两幅及以上图像进行联合配准，实现同一坐标系的转换；

步骤4，将光学图像映射到声学图像；

步骤5，将声学图像映射到光学图像；

步骤6，光学成像与声学成像的融合；

所述步骤4具体包括：

步骤4.1，根据步骤3.3所得到的刚体变换关系，将光学物理坐标转换为声学物理坐标，具体计算公式为：

其中b为缩放因子，R为正交旋转矩阵，t为位移向量，为声学物理坐标，为光学物理坐标；

步骤4.2，将步骤4.1所得的声学物理坐标转换为声学图像像素坐标。

上述的一种用于深远海视觉养殖的光-声图像融合方法，所述步骤3具体包括：

步骤3.1，将立体光学相机测量的三维点映射为类似声呐的数据；

步骤3.2，将声呐图像的像素坐标映射为物理坐标；

步骤3.3，通过刚体变换求得立体光学相机到声呐的映射。

上述的一种用于深远海视觉养殖的光-声图像融合方法，所述步骤5具体包括：

步骤5.1，将声呐像素坐标映射为物理坐标；

步骤5.2，将步骤5.1所得的物理坐标根据如下公式映射为光学物理坐标，