【摘要】：最近幾十年,地震、海嘯、火山爆發(fā)、洪澇等自然災(zāi)害頻發(fā),給人們帶來嚴(yán)重安全威脅的同時(shí)也造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失,如何有效預(yù)防成為國(guó)內(nèi)外科學(xué)家們們的研究重點(diǎn),而河流地貌中的河流階地、河流沖洪積扇、河谷形態(tài)、水系格式、河道變遷等都能夠?qū)@些構(gòu)造活動(dòng)做出響應(yīng)。在對(duì)河流地貌的研究中最重要的環(huán)節(jié)之一就是水下探測(cè),鑒于水下環(huán)境的復(fù)雜性以及不確定性,人們很難直接從河流中獲取相關(guān)信息。多線結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量技術(shù)由于其具有非接觸、高效率、高精度、實(shí)時(shí)性強(qiáng)以及全場(chǎng)景測(cè)量等優(yōu)勢(shì),在現(xiàn)代測(cè)量領(lǐng)域占有重要地位,是解決非接觸三維測(cè)量問題的一個(gè)有效方法。本文研究的內(nèi)容是利用多線結(jié)構(gòu)光進(jìn)行水下目標(biāo)物體的三維測(cè)量,主要研究了基于多線結(jié)構(gòu)光的水下測(cè)量系統(tǒng)建模以及系統(tǒng)的標(biāo)定。測(cè)量過程中,本文采取的是平面型防水密封罩,針對(duì)水下測(cè)量時(shí)的技術(shù)難點(diǎn)(攝像機(jī)的針孔模型不再成立),本實(shí)驗(yàn)通過構(gòu)建虛擬相機(jī)的方式建立了一種新的水下線結(jié)構(gòu)光測(cè)量模型。具體做法是:將位于結(jié)構(gòu)光光條紋上的水下目標(biāo)點(diǎn)到密封罩的光路延長(zhǎng)至攝像機(jī)光軸,與光軸的交點(diǎn)稱為虛擬光心,與成像面的交點(diǎn)稱為虛擬成像點(diǎn),虛擬光心與成像面的距離稱為虛擬焦距。研究表明,虛擬焦距與虛擬成像點(diǎn)的圖像坐標(biāo)均與攝像機(jī)的實(shí)際焦距以及攝像機(jī)成像面與折射平面之間的距離有關(guān)。在虛擬相機(jī)的作用下,水下目標(biāo)的成像過程是線性的,再利用結(jié)構(gòu)光光平面的約束關(guān)系,即可實(shí)現(xiàn)水下目標(biāo)的三維重建。根據(jù)所構(gòu)建的水下線結(jié)構(gòu)光測(cè)量模型可知,待標(biāo)定的參數(shù)有攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)、結(jié)構(gòu)光光平面參數(shù)以及攝像機(jī)成像面與折射平面之間的距離。攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)的標(biāo)定采用經(jīng)典的張正友攝像機(jī)標(biāo)定算法;在交比不變?cè)砘A(chǔ)上,利用共同靶標(biāo)完成結(jié)構(gòu)光光平面參數(shù)的標(biāo)定;通過將靶標(biāo)平面緊貼折射平面,利用標(biāo)定點(diǎn)的三維坐標(biāo)值求解出攝像機(jī)成像面與折射平面之間的距離。本實(shí)驗(yàn)將4條相交于一條直線的光平面垂直投射于平面型防水密封罩,根據(jù)光的折射定律,當(dāng)光平面由空氣進(jìn)入水中時(shí),光平面不會(huì)發(fā)生任何變化,使得參數(shù)的標(biāo)定工作能夠在空氣中完成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果標(biāo)明,利用上述方法標(biāo)定的攝像機(jī)參數(shù)誤差不超過0.5 pixel,標(biāo)定的結(jié)構(gòu)光光平面參數(shù)平均誤差達(dá)到0.7675 pixel,利用此模型測(cè)量時(shí),距離為2.45m時(shí),平均誤差達(dá)到1.6443mm,具有較高的測(cè)量精度,能夠滿足實(shí)際的測(cè)量需求。
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TV221;TP391.41
【圖文】：

０年意大利科學(xué)家藝術(shù)家達(dá)芬奇就發(fā)現(xiàn)聲音可以在水下傳播，直到１阿喇果提出了＂回聲測(cè)深＂的構(gòu)想，開啟了水下聲學(xué)探測(cè)技術(shù)研[偟男卵講餳際醯難繡徹討校斜匾悸塹交煜臁⑺ゼ�、环境噪声、多、多凭`招вΦ扔跋炱涮講餼鵲囊蛩兀郟玻眨海郟玻保海殼�，比较先进的一些有：多波束法、时间反转法、恒娚孔径法等。辶x鮮ㄥ義鮮牟馓較低塵哂小八律閬窕�、“水蠑n茫浴敝�，蕢q貝匭尾庖璞福芄桓咝�、高精儿o幕竦盟灤畔ⅲ郟玻玻�。工作原理壤_跡玻彼巢捎梅⑸�、洁]罩趕蛐哉壞牧階榛荒芷髡�，声信簹W⑸浠笱卮溫齔逕�，声信簼a郵棧笱卮岱較蚪郵棧夭ㄐ藕牛郵罩傅櫻緯扇舾商跎úㄊ�，进而达到讨v餑勘甑哪康摹６嗖ㄊ馓繳浣郵展毯�，可裔j斃緯梢幌盜脅ㄊ獾悖廡┎獾闋槌閃艘惶跆醮�，该波束条带称为水舍愂脣偓随妆P講夤ぷ韉牟歡轄�，榔c乃碌匭蔚娜哺牽鈧沾锏教講饉碌孛駁哪康�。辶x

本文編號(hào)：2785345