一种基于双目立体视觉的水下激光出射点定位方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114998298A(43)申请公布日2022.09.02(21)申请号202210733102.9(22)申请日2022.06.27(71)申请人浙江大学地址310000浙江省杭州市西湖区浙大路38号(72)发明人徐敬李锦浩张皓(74)专利代理机构杭州新泽知识产权代理事务所(特殊普通合伙)33311专利代理师刘巡(51)Int.Cl.G06T7/00(2017.01)G06T7/73(2017.01)G06T7/80(2017.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种基于双目立体视觉的水下激光出射点定位方法(57)摘要本发明属于水下定位领域，公开了一种双目立体视觉的水下激光出射点定位方法，定位方法包括以下步骤：S1：将防水激光器放至水中并打开，在水下形成一根细激光束，在同一位置上下摇摆激光器；S2：双目相机捕捉到所述激光束，获取左右相机中存在激光束的图像，并获取两帧包含水下不同位置激光的图像；S3：进行图像处理，计算两帧图像中的激光束传播的三维坐标直线方程；S4：利用两条激光直线方程计算激光出射点相对双目相机的三维空间坐标。该方法定位处理速度快，定位精度高，可提升水下双目立体定位的探测范围。CN114998298ACN114998298A权利要求书1/1页1.一种立体视觉激光出射点定位方法，其特征在于如下步骤：S1：将防水激光器放置在可调整俯仰角的云台上，并置于水中，通过激光发射装置将单色激光入射于水中，在水下形成一条激光束，在同一位置使用水下云台控制激光器，保证激光出射点位置不变；S2：控制云台改变俯仰角，从而改变激光束在水中的传播路径，但依然在双目相机两个镜头的拍摄画面之内，下文称为左右相机，并保存相机图像，获得两帧不同激光光束传播路径的双目图像；S3：进行图像处理，计算两帧图像中的激光束传播的三维坐标直线方程；S4：利用两条激光直线方程计算激光出射点相对双目相机的三维空间坐标。2.如权利要求1所述的立体视觉激光出射点定位方法，其特征在于：在S1中，双目相机捕捉激光束在水下形成的光柱，左右相机中都存在激光束的图样。3.如权利要求1所述的立体视觉定位方法，其特征在于：在S2中，获取两帧包含水下不同位置激光的图像。4.如权利要求1所述的立体视觉定位方法，其特征在于：在S3中，利用图像处理方法处理双目相机获取的图像，经过立体校正后，计算激光束上每一个点的三维空间坐标，拟合激光束在空间中的直线方程。5.如权利要求1所述的立体视觉定位方法，其特征在于：在S4中，根据两帧激光在水下不同空间位置的图像计算得到的两条激光空间直线方程，通过空间几何方程计算得到距离两条空间直线最近的点，即为激光出射点的三维空间坐标。2CN114998298A说明书1/3页一种基于双目立体视觉的水下激光出射点定位方法[0001]说明书技术领域[0002]本发明属于水下定位领域，具体涉及一种基于双目立体视觉的水下激光出射点定位方法。背景技术[0003]随着现代科学技术的发展，在加快建设海洋强国的背景下，不同水下作业对水下定位提出了不同方向的需求，从机器视觉定位技术来看，水下视觉定位的发展方向主要集中在提高处理速度、提高处理精度以及增大视场范围等方面。[0004]现有的水下立体视觉定位方法是利用双目相机对水下目标物体进行三维定位，通过特征匹配的方式分离目标物体与复杂的背景并确定位置。该方法的缺点有如下几点：1、物体特征在水下环境受光源的影响较大，因此匹配精度不高；2、双目相机受限于其视场，定位范围相对较小；3、水下远距离物体在相机中占据像素少且特征稀疏，因此难以在水下远距离进行精准定位。发明内容[0005]本发明的目的是提供一种基于双目立体视觉的水下激光出射点定位方法，该方法利用双目相机以及水下激光获取激光的出射点三维坐标，实现了快速精准定位，增加相机探测范围，处理速度快，定位精度高。[0006]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：[0007]一种基于双目立体视觉的水下激光出射点定位方法，包括如下步骤：[0008]S1：将防水激光器放至水中并打开，在水下形成一根细激光束，控制激光出射点不动的情况下调整激光器发射角度；[0009]S2：双目相机捕捉到所述激光束，获取左右相机中存在激光束的图像，并获取两帧包含水下不同位置激光的图像；[0010]S3：进行图像处理，计算两帧图像中的激光束传播的三维坐标直线方程；[0011]S4：利用两条激光直线方程计算激光出射点相对双目相机的三维空间坐标。[0012]优选的，在S1中，利用水下云台调整激光器的发射角度，使双目相机中左右相机都拍摄到水下激光束。[0013]本发明方法在构思上不要求激光器在初始状态条件时，双目相机中左右相机就能完整拍摄水下