水下1.0总结

1.工作原理

• 工作原理 (静态) ：线激光照射到被测物体上，形成有变形的条纹。通过反射镜的旋转，条纹可以打到整个被测物体上，通过左右图像进行水下三维重建。

2.系统算法流程(核心)

1. 线激光扫描，相机拍照—–>水下双目拍照+激光扫描测量物

   • 舵机控制，arduino控制，NUC控制相机

2. 基于平顶线结构光的中心_亮条纹提取算法—–>提取中心亮条纹

3. 水下线结构光匹配（共面约束找对应点 / 混合积为0）—–>找到对应像点m1和m2
   

   • 空气中可以进行立体矫正，从而使得符合极线约束找到对应像点。
   • 而水下不存在极线约束，只有共面约束。
   • 所以我们计算传递到最后一层的点矢和方向矢，转换到同一坐标系，三个矢量共面，混合积为0找寻对应像点。

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• 具体流程：

• step1：分别计算左右图像光条上的点，，计算最后一层的 点q和方向矢量a、（qL，qR，aL，aR）

• step2：左相机的一个点，去搜寻右相机中最匹配的点和矢量

• step2.1首先确定上界、下界、中点值
  

• 二分法

  • 当A_up * A_down >0 同号无效
  • 当A_up * A_down <0 时
  • A_up * A_mid >0 同号 A_up = A_mid，反之A_down = A_mid
  • 当 | A_up - A_down | <threshold终止，或者迭代次数超过最大值

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1. 最后最后：水下三维坐标XYZ求取—–>
   • 根据多层平面光场成像模型，光线分别传播到最后一层界面后，对右相机的点矢量q和方向矢量a转换至左相机。
   • 最后点P同时在两条直线上，所以满足：

• 矢量差乘为0，对方程进行奇异值分解，求取点P。

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双目立体视觉总结

• 1.微软Kinect——结构光——三角测量

  • 距离近，受阳光影响大

• 2.TOF相机——time of flight——飞行测距法——发射反射接收

  • 使用调制光，帧率高
  • 电力消耗高，低分辨率

• 3.激光雷达传感器：距离远，效果佳

  • 成本高，垂直分辨率低

• 总结：都是发射光线，反射光线获取信息，功耗大

• PNP，单目相机的位姿跟踪计算

• 移动的单目相机，（SFM），比较多帧的差异来获得深度信息。

• 空气双目立体视觉流程

• 1.相机标定、立体标定

• 2.采集图像，对图像进行立体矫正，使其相机共面且光轴平行（立体矫正）

• 3.Z = f*b / d视差，利用SGBM等匹配算法计算出左右图像的对应点，从而计算出像点深度

• 在立体矫正后，行对齐的情况下，我们可以通过三角形的相似原理，计算出像点的深度Z = f * b（基线距离） / d（视差）

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总结:线激光 / 高速生物测量相机

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水下2.0总结

1.硬件选型

• 相机

• 大恒水星二代_MER2-1220-32U3M/C

• https://www.daheng-imaging.com/products/ProductDetails.aspx?current=5&productid=3765
  

• 镜头

• Kowa_LM12JC10M

• https://cn.ids-imaging.com/download-details/AE00009.html