海洋開(kāi)發(fā)和利用有著巨大的應(yīng)用前景,使用有效手段進(jìn)行水下探測(cè),是進(jìn)行海洋開(kāi)發(fā)的前提,當(dāng)前,水下地形探測(cè)多以聲吶為主,然而現(xiàn)有的聲吶探測(cè)精度很低,無(wú)法實(shí)現(xiàn)近距離高精度掃描。在水中采用激光掃描方式卻能夠很好地解決這些問(wèn)題。本文給出了一種基于線形激光的掃描探測(cè)系統(tǒng),該系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)水下地形掃描與水下目標(biāo)定位的功能,而且能夠在保證精度要求的基礎(chǔ)上得到掃描后的三維重建結(jié)果。本文在激光條紋中心處理方面,給出了一種結(jié)合多閾值算法和基于極值法的高斯擬合法的條紋中心線提取算法。多閾值算法通過(guò)采用不同的閾值可以有效地濾除背景噪聲,基于極值法的高斯擬合法則對(duì)部分激光條紋采用高斯函數(shù)進(jìn)行擬合,最后得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果既具有閾值法的快速性,又保留高斯擬合法的準(zhǔn)確性。本文的主要研究工作如下:首先,針對(duì)線形激光水下掃描系統(tǒng)研究的目的,給出了本論文中所設(shè)計(jì)的掃描系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)組成框架。線形激光水下掃描實(shí)驗(yàn)研究根據(jù)不同的掃描系統(tǒng)硬件平臺(tái)可分為前后兩個(gè)階段。對(duì)應(yīng)這兩種硬件平臺(tái),完成了激光掃描系統(tǒng)在不同的軟件系統(tǒng)下的設(shè)計(jì)過(guò)程。其次,激光條紋中心線提取、是水下線形激光圖像處理研究過(guò)程中不可或缺的一部分。本文給出的是一種結(jié)合多閾值算法和基于極值法的高斯擬合法的條紋中心線提取算法。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)激光條紋中心線提取算法在精度和快速性上的不足。然后,激光掃描系統(tǒng)參數(shù)的標(biāo)定是激光掃描系統(tǒng)測(cè)量精度的保證。本文提出了采用共線點(diǎn)快速標(biāo)定法,對(duì)比其他復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)標(biāo)定方法,實(shí)驗(yàn)的最后結(jié)果驗(yàn)證了將該標(biāo)定方法應(yīng)用在水下環(huán)境中系統(tǒng)標(biāo)定的可行性。最后,在線形激光水下地形掃描實(shí)驗(yàn)中,針對(duì)不同的水下地形情況,分別采用步進(jìn)電機(jī)滑臺(tái)和水下自主機(jī)器人AUV這兩個(gè)不同的硬件平臺(tái)進(jìn)行展開(kāi),實(shí)現(xiàn)了水下地形的三維點(diǎn)云重建。在水下目標(biāo)定位實(shí)驗(yàn)中,針對(duì)尺寸大小已知的水下目標(biāo)模型,將激光掃描測(cè)量結(jié)果與原始尺寸進(jìn)行對(duì)比,分析該系統(tǒng)的掃描精度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,本文所設(shè)計(jì)的基于線形激光掃描系統(tǒng)能夠很好的實(shí)現(xiàn)水下地形掃描和目標(biāo)定位功能。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP391.41;TN249
【部分圖文】：

機(jī)滑臺(tái)和水下自主機(jī)器人 AUV。圖 2.2 步進(jìn)電機(jī)滑臺(tái)模型圖 圖 2.3 水下自主機(jī)器人 AUV 外形圖2.2.1 步進(jìn)電機(jī)滑臺(tái)步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖如圖 2.4 所示，步進(jìn)電機(jī)滑臺(tái)上固定攝像機(jī)和線形激光器，控進(jìn)電機(jī)可以驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)在滑軌上移動(dòng)，通過(guò)滑臺(tái)的移動(dòng)，對(duì)水下目標(biāo)物體進(jìn)行掃描。電機(jī)類型：深圳市雷賽智能控制股份有限公司生產(chǎn)的 57HS22-C 步進(jìn)電機(jī)，1.8 度/4裝平面型防水罩?jǐn)z像機(jī)類型：Microsoft HD 3000，如圖 2.5 所示。裝平面型防水罩激光器類型：520nm 綠色線形激光，功率 50mW，如圖 2.6 所示。

機(jī)滑臺(tái)和水下自主機(jī)器人 AUV。圖 2.2 步進(jìn)電機(jī)滑臺(tái)模型圖 圖 2.3 水下自主機(jī)器人 AUV 外形圖2.2.1 步進(jìn)電機(jī)滑臺(tái)步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖如圖 2.4 所示，步進(jìn)電機(jī)滑臺(tái)上固定攝像機(jī)和線形激光器，控進(jìn)電機(jī)可以驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)在滑軌上移動(dòng)，通過(guò)滑臺(tái)的移動(dòng)，對(duì)水下目標(biāo)物體進(jìn)行掃描。電機(jī)類型：深圳市雷賽智能控制股份有限公司生產(chǎn)的 57HS22-C 步進(jìn)電機(jī)，1.8 度/4裝平面型防水罩?jǐn)z像機(jī)類型：Microsoft HD 3000，如圖 2.5 所示。裝平面型防水罩激光器類型：520nm 綠色線形激光，功率 50mW，如圖 2.6 所示。

機(jī)滑臺(tái)和水下自主機(jī)器人 AUV。圖 2.2 步進(jìn)電機(jī)滑臺(tái)模型圖 圖 2.3 水下自主機(jī)器人 AUV 外形圖2.2.1 步進(jìn)電機(jī)滑臺(tái)步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖如圖 2.4 所示，步進(jìn)電機(jī)滑臺(tái)上固定攝像機(jī)和線形激光器，控進(jìn)電機(jī)可以驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)在滑軌上移動(dòng)，通過(guò)滑臺(tái)的移動(dòng)，對(duì)水下目標(biāo)物體進(jìn)行掃描。電機(jī)類型：深圳市雷賽智能控制股份有限公司生產(chǎn)的 57HS22-C 步進(jìn)電機(jī)，1.8 度/4裝平面型防水罩?jǐn)z像機(jī)類型：Microsoft HD 3000，如圖 2.5 所示。裝平面型防水罩激光器類型：520nm 綠色線形激光，功率 50mW，如圖 2.6 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2832258