隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,涉�；顒又鸩皆龆�,海洋運輸中船舶噸位不斷增大,船舶遇險以及沉船事件發(fā)生的概率也隨之增加。為了保障航道安全、保護海洋環(huán)境及降低經(jīng)濟損失,提升大噸位沉船整體打撈能力就具有極其重要的意義。因此利用現(xiàn)代化探測技術(shù)準(zhǔn)確測量沉船姿態(tài)及損傷狀態(tài)是沉船打撈成功率的重要保證。本課題來源于交通運輸部建設(shè)科技項目“大噸位沉船整體打撈探測、起浮技術(shù)及裝備”,主要任務(wù)是探測沉船在海底的立體姿態(tài)與表面損傷狀態(tài),其關(guān)鍵技術(shù)是將沉船三維立體點云與可見光圖像融合得到復(fù)合的三維立體模型,從而確定沉船姿態(tài)和損傷狀態(tài),為打撈方案的制定提供技術(shù)支撐。本文的研究內(nèi)容主要包括:用三維聲吶采集沉船表面的信息,通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將獲得的聲吶數(shù)據(jù)、姿態(tài)數(shù)據(jù)以及定位數(shù)據(jù)生成水下沉船的三維立體點云;通過對水下低照度攝像機的標(biāo)定,得到相機的內(nèi)參數(shù)矩陣;利用攝影測量學(xué)中的共線方程,結(jié)合三維立體點云和可見光圖像的姿態(tài)以及定位數(shù)據(jù),確定三維立體點云與可見光圖像之間的坐標(biāo)關(guān)系;基于OpenGL實現(xiàn)沉船三維立體點云與可見光圖像的融合。為了驗證本文聲吶數(shù)據(jù)與可見光圖像融合方法的有效性,在港池進行水下特定目標(biāo)探測實驗,得到水下目標(biāo)的三維立... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?Ｅｃｈｏｓｃｏｐｅ聲吶探測沉船和坦克??Ｆｉｇ．?１．１?Ｅｃｈｏｓｃｏｐｅ?ｓｏｎａｒ?ｆｏｒ?ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ?ｓｕｎｋｅｎ?ｓｈｉｐｓ?ａｎｄ?ｔａｎｋｓ??

?聲吶數(shù)據(jù)與可見光圖像融合方法研宄???１．２國內(nèi)外研究現(xiàn)狀??１．２．１三維聲吶與水下光學(xué)成像??（１）三維聲吶??在水下目標(biāo)探測中，主要通過聲學(xué)探測設(shè)備來進行，如多波束聲吶１７Ｐ］、三維成??像聲吶等水下探測設(shè)備。在進行水下探測時，三維成像聲吶可同時獲取目標(biāo)的距離、??水平度和垂直度等信息。并且水下目標(biāo)的輪廓可以更加清晰地顯示出來�；谶@些優(yōu)勢，??人們可以通過更多的細節(jié)描述確定水下目標(biāo)的特征，以及對它做出合理的判斷。這也是??檢測水下細部結(jié)構(gòu)最先進的方式｜１１］。??當(dāng)今世界上先進的三維聲卩內(nèi)主要包括：英國Ｃｏｄａ?Ｏｃｔｏｐｕｓ公司的Ｅｃｈｏｓｃｏｐｅ聲卩內(nèi)和??美國Ｂｌｕｅ?Ｖｉｅｗ公司研制的ＢＶ５０００型聲卩內(nèi)。其中，通過Ｅｃｈｏｓｃｏｐｅ三維聲卩內(nèi)探測水下??沉船和坦克，得到的效果如圖１．１所示。圖１．２為ＢＶ５０００型三維聲吶對沉船探測的結(jié)??果。??圖１．１?Ｅｃｈｏｓｃｏｐｅ聲吶探測沉船和坦克??Ｆｉｇ．?１．１?Ｅｃｈｏｓｃｏｐｅ?ｓｏｎａｒ?ｆｏｒ?ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ?ｓｕｎｋｅｎ?ｓｈｉｐｓ?ａｎｄ?ｔａｎｋｓ???????ＩＭＨＷＢ??ｌ！?５??圖１．２?Ｂｌｕｅ?Ｖｉｅｗ聲吶探測沉船??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｒｅｓｕｌｔｓ?ｏｆ?Ｂｌｕｅ?Ｖｉｅｗ?ｓｏｎａｒ?ｄｅｔｅｃｔ?ｔｈｅ?ｗｒｅｃｋ??－２?－??

始數(shù)據(jù)。在國外研究中，美國的??Ｗｅｓｔｉｎｇｈｏｕｓｅ研制的ＳＭ２０００型同步探測系統(tǒng)｜２３］，能夠?qū)５椎孛策M行實時成像。挪威??科技工業(yè)大學(xué)對圖像進行分割等操作，該圖像是由兩臺相機拍攝得到，最后利用特征點??匹配完成對水下管道的跟蹤［２４１。２０１２年４月，美國國家研宄人員刊登了一組關(guān)于泰坦??尼克號的水下圖片，該系列圖片是三個深潛機器人拍攝得到，將大量聲納與光學(xué)圖像拼??合而成，通過該系列圖片，首次向世界展示了泰坦尼克號主船體以及沉沒地周圍情況的??詳細信息［２５，２６］。如圖１．３所示為泰坦尼克號殘骸，這幅光學(xué)圖是２０１０年由著名的美國伍??茲霍爾研宄所探險時拍攝的３００張高清圖像合成的。??圖１．３泰坦尼克號殘骸??Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｉｔａｎｉｃ?ｗｒｅｃｋ??由以上研宄中，可以知道三維聲吶成像ｔ２７］與光學(xué)成像［２８，２９１均各自具有其不可替代的??優(yōu)勢，因此，在水下目標(biāo)探測中，聲吶三維立體點云與可見光圖像的融合將成為研宄??的熱門。??１．?２．?２聲吶三維點云與可見光圖像融合??在點云與可見光圖像融合方面，多是用激光掃描儀或激光成像雷達對目標(biāo)物進行掃??描得到點云模型［３（），３］１，同時利用相機在不同位置對目標(biāo)物進行拍攝。通過建立三維點云??中每個點到二維平面像素點之間的對應(yīng)關(guān)系，從而將激光點云與可見光圖像融合，在計??算機上得到目標(biāo)的三維形貌。??在國外研究中，美國的ＬｅｖｏｙＭ．等人利用激光對雕塑進行掃描得到三維點云，將得??－４?－??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]三維聲吶成像系統(tǒng)在防波堤水下安裝塊石中的運用[J]. 胡金龍,鄧居勇.  水運工程. 2019(01)
[2]海水探測光學(xué)成像技術(shù)進展[J]. 唐茂勇,李響.  民營科技. 2018(05)
[3]水中氣體目標(biāo)的多波束聲吶成像與檢測算法[J]. 蒲定,張萬遠,郭駿,李東洋,王佳.  應(yīng)用科技. 2017(05)
[4]三維聲吶在水下沉船姿態(tài)探測中的應(yīng)用[J]. 隋海琛.  水道港口. 2016(05)
[5]淺談RESON SeaBat7125多波束在航道測量中的應(yīng)用[J]. 唐國民.  中國水運.航道科技. 2016(04)
[6]三維成像聲納在水下工程中的應(yīng)用研究[J]. 程顯皓,駱承樹.  科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2016(06)
[7]中國海上救助船舶:發(fā)展海洋經(jīng)濟的重要保障[J]. 周國平.  中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè). 2015(13)
[8]三維全景成像聲吶系統(tǒng)在水下細部結(jié)構(gòu)檢測中的應(yīng)用[J]. 楊志,王建中,范紅霞,朱立俊,洪思遠.  水電能源科學(xué). 2015(06)
[9]高效的沉船打撈技術(shù)分析[J]. 張偉,蔄耀輝.  液壓氣動與密封. 2014(10)
[10]海底三維聲學(xué)圖像實時處理系統(tǒng)設(shè)計[J]. 李志華,李秋巒.  海洋工程. 2014(04)

碩士論文
[1]基于激光和超聲的水下目標(biāo)探測方法研究[D]. 萬廣南.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]基于激光點云與圖像信息融合的三維場景重建[D]. 劉倩倩.大連理工大學(xué) 2016
[3]水下聲學(xué)正視成像的稀疏基陣優(yōu)化與設(shè)計[D]. 黃兆宇.南京信息工程大學(xué) 2016
[4]機載激光點云與CCD影像數(shù)據(jù)的融合技術(shù)研究及實現(xiàn)[D]. 徐勇.華南理工大學(xué) 2014
[5]基于SIFT算法的激光成像雷達點云圖像與可見光圖像的融合研究[D]. 李知達.西安電子科技大學(xué) 2014
[6]基于LiDAR散亂點云的長城遺址三維模型構(gòu)建[D]. 王斌.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[7]三維激光掃描技術(shù)中紋理圖像與點云的配準(zhǔn)[D]. 胡戩.南京理工大學(xué) 2009



本文編號：3005219