水下结构光测量及其在视觉引导与定位中的应用研究
| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 1 绪论 | 第10-18页 |
| 1.1 引言 | 第10-11页 |
| 1.2 视觉引导与定位技术概述 | 第11-15页 |
| 1.2.1 水下单目视觉技术 | 第12-13页 |
| 1.2.2 水下双目视觉技术 | 第13页 |
| 1.2.3 水下结构光测量技术 | 第13-15页 |
| 1.3 水下结构光标定技术概述 | 第15-16页 |
| 1.4 本课题的主要研究内容及意义 | 第16-18页 |
| 2 水下结构光测量系统结构设计 | 第18-22页 |
| 2.1 水下结构光系统组成及工作原理 | 第18-19页 |
| 2.2 水下结构光三维探测系统硬件选择 | 第19-22页 |
| 2.2.1 摄像机及镜头 | 第19-20页 |
| 2.2.2 振镜系统的选择 | 第20-21页 |
| 2.2.3 激光器及滤光片的选择 | 第21-22页 |
| 3 水下结构光系统建模与标定 | 第22-32页 |
| 3.1 摄像机数学模型 | 第22-25页 |
| 3.1.1 摄像机成像理想模型 | 第22-24页 |
| 3.1.2 考虑畸变的摄像机成像模型 | 第24-25页 |
| 3.2 平面靶标选取与特征点提取 | 第25-26页 |
| 3.2.1 平面靶标选择 | 第25页 |
| 3.2.2 特征点提取 | 第25-26页 |
| 3.3 基于张正友的平面标定方法 | 第26-29页 |
| 3.3.1 靶标平面与图像平面的单应性矩阵 | 第26-27页 |
| 3.3.2 OpenCV单目视觉标定原理 | 第27-28页 |
| 3.3.3 标定实验与结果 | 第28-29页 |
| 3.4 结构光系统标定 | 第29-32页 |
| 3.4.1 结构光模型的建立 | 第29页 |
| 3.4.2 结构光系统标定 | 第29-31页 |
| 3.4.3 标定结果 | 第31-32页 |
| 4 水下结构光三维测量 | 第32-43页 |
| 4.1 建立陆上结构光三维测量数学模型 | 第32-33页 |
| 4.2 求解世界坐标 | 第33-36页 |
| 4.2.1 求取世界坐标系下的光平面方程 | 第33-34页 |
| 4.2.2 求解世界坐标系下被测点坐标 | 第34-36页 |
| 4.3 水下三维测量模型构建 | 第36-37页 |
| 4.4 折射补偿 | 第37-40页 |
| 4.4.1 光平面折射补偿 | 第37-38页 |
| 4.4.2 考虑玻璃厚度的折射补偿 | 第38-39页 |
| 4.4.3 摄像机折射补偿 | 第39-40页 |
| 4.4.4 求解世界坐标系下被测点坐标 | 第40页 |
| 4.5 水下三维测量系统的视场分析 | 第40-42页 |
| 4.6 水体浑浊对三维测量的影响 | 第42-43页 |
| 5 水下结构光测量在视觉引导与定位技术的应用 | 第43-48页 |
| 5.1 视觉引导手眼标定 | 第43-44页 |
| 5.2 水下结构光测量视觉引导与定位 | 第44-48页 |
| 5.2.1 基于目标图像的粗定位 | 第44-46页 |
| 5.2.2 图像与点云数据的映射关系 | 第46页 |
| 5.2.3 基于三维点云信息的目标定位 | 第46-48页 |
| 6 软件系统 | 第48-53页 |
| 6.1 测量软件概述 | 第48页 |
| 6.2 软件结构与流程图 | 第48-51页 |
| 6.2.1 标定功能实现及其流程图 | 第49-50页 |
| 6.2.2 测量模块及其软件流程图 | 第50-51页 |
| 6.3 用户界面及软件说明 | 第51-53页 |
| 6.3.1 图像显示 | 第51页 |
| 6.3.2 摄像机控制 | 第51-52页 |
| 6.3.3 振镜系统控制 | 第52页 |
| 6.3.4 测量控制 | 第52-53页 |
| 7 实验分析 | 第53-58页 |
| 7.1 实验仪器及作业环境 | 第53-54页 |
| 7.2 标定精度实验分析 | 第54页 |
| 7.3 水下三维测量点云效果及精度 | 第54-56页 |
| 7.4 多目标识别与定位实验 | 第56-58页 |
| 8 结论及展望 | 第58-60页 |
| 8.1 结论 | 第58-59页 |
| 8.2 展望 | 第59-60页 |
| 参考文献 | 第60-64页 |
| 致谢 | 第64-66页 |
| 个人简历 | 第66-67页 |
| 发表的学术论文 | 第67页 |
