水下目标三维信息实时图像显示方法

论文摘要

在水下几千米甚至万米以上的深海探测与作业过程中,其水下装备运行时大都是在遥控状态下进行的,为了达到对深海装备(如ROV及深海油气开发装备等)在深海作业时的实时精确控制及有效地对海底目标与作业现场的大范围探测和监视目的,水下三维视觉技术的研究是必要的,它是深海探测与作业中的关键通用技术之一。因此国内外花了大量的人力物力进行有关该项技术的研究,特别是自1960年激光发明以来,至今进行了40多年的水下激光二维三维视觉技术研究。美国研究的水下激光飞点扫描Seatex三维图像系统,需要三秒才能扫描完一幅三维图像信息,我国研制的水下激光差频三维视觉系统达到一秒能传感一幅三维图像信息,并能在二维图像上显示三维信息,可达到实时控制的目的。文章首先介绍了目前水下三维图像探测的主要技术及发展现状,分析了传统的水下目标三维图像探测的原理及方法,提出了激光差频扫描三维图像信息高速获取技术,以及实时显示深度信息的人机交互界面方法,并通过空气试验和水池试验对三维信息实时图像显示方法进行了试验验证。试验结果表明激光差频扫描三维视觉技术具有高速采集三维目标图象信息的能力,在水下作业时能实现实时控制、在二维图象中能实时显示目标深度信息,适于水下实际应用。文章最后论述了激光差频扫描的水下三维图像探测方法需改进的方面和对未来应用的展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 0 前言
• 1 水下三维视觉技术的发展
• 1.1 国内外三维视觉技术研究背景
• 1.2 国内外水下三维视觉技术的发展情况
• 2 激光水下成像技术研究
• 2.1 光在水下的传播
• 2.1.1 光在水中的衰减
• 2.1.2 光在水中的散射
• 2.2 激光在水中的传输特性
• 2.3 水下能见度研究
• 2.3.1 能量能见度分析
• 2.3.2 衬度能见度分析
• 2.4 水下主要光电子器件的分析
• 2.4.1 激光器
• 2.4.2 接收器
• 3 激光空间三维信息图像显示原理
• 3.1 激光差频扫描三维图像信息高速获取技术
• 3.2 实时显示深度信息的人机交互界面方法
• 4 基于激光差频扫描的水下三维探测系统
• 4.1 系统组成
• 4.1.1 系统结构及电路
• 4.1.2 主要器件参数
• 4.2 系统的技术指标
• 4.3 系统在空气中显示效果试验
• 4.3.1 实验内容
• 4.3.2 实验结果
• 4.4 水池试验
• 4.4.1 实验环境
• 4.4.2 测水池透明度与景深
• 4.4.3 实验内容
• 4.4.4 实验观测目标
• 4.4.5 观测结果
• 4.5 结论
• 5 总结及未来展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文