基于折射模型的水下雙目視覺系統(tǒng)標定方法的研究.pdf

1、水下計算機視覺在海洋技術(shù)中有著廣泛應(yīng)用，如：海底地形測繪、海洋資源探測、海洋環(huán)境研究等。計算機雙目視覺作為其中一個分支，由以下幾部分構(gòu)成：圖像的采集和處理、雙目攝像機標定、立體匹配以及三維重建等。而水下相機的標定作為其中基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，具有重要作用。相機標定的準確與否將直接對于后期立體匹配和三維重建的精確性有很大影響。本文針對水下的特殊環(huán)境，結(jié)合現(xiàn)有的水下相機標定方法，對水下雙目相機的標定做出一些改進，具體工作如下：
　　首先對相機在水

2、下特殊環(huán)境的成像進行了研究。由于相機在水下成像不同于空氣中的單介質(zhì)成像，水下物體發(fā)出的光線需要經(jīng)過“水—玻璃—空氣”三種介質(zhì)發(fā)生多次折射才能最終投影到相機成像面上。而空氣中成像不存在折射問題，所以空氣中對應(yīng)的成像模型不再適用，因而需要針對水下相機成像的一般性折射問題重新建立水下相機折射成像模型。
　　其次，在水下相機一般性折射成像模型的基礎(chǔ)上，提出水下雙目系統(tǒng)標定方法。由于空氣中的相機標定方法不再適用，針對現(xiàn)有標定方法存在的問題，

3、通過分析水下光線多次折射投影到成像面過程中存在的幾何關(guān)系，最終建立水下物點與成像面上對應(yīng)投影點之間的數(shù)學關(guān)聯(lián)。將折射模型“投影點”與實際檢測像點之間的絕對誤差（投影誤差）作為評價標準。然后在MATLAB中結(jié)合粒子群優(yōu)化算法對上述建立的誤差函數(shù)優(yōu)化求解，經(jīng)過多次迭代最終獲取水下雙目系統(tǒng)未知參數(shù)最優(yōu)解。
　　最后，為了檢驗本文折射模型及標定算法的準確性，分別進行了合成圖模擬實驗和實際水下實物圖實驗。模擬實驗中，通過模擬合成多幅不同姿態(tài)