[发明专利]用于水下目标物尺寸测量的原位激光-图像融合测量系统及其测量方法

说明书

本发明公开了一种用于水下目标物尺寸测量的原位激光‑图像融合测量系统及其测量方法，用于测量目标物体的尺寸信息，包括第一、第二、第三水下激光测距仪、水下云台、水下广角相机、第一姿态传感器、第二姿态传感器、控制单元等；该系统中水下云台通过控制单元使第三水下激光测距仪的激光光斑处于目标物体的适宜位置处，水下激光测距仪获取激光测距仪到目标物体的距离信息、水下广角相机拍摄含有目标物体和三个激光光斑的图像、姿态传感器测量水下广角相机和第三激光测距仪的三维姿态角信息，通过基于距离‑图像‑姿态的目标物尺寸测量方法实现水下目标物体尺寸的高精度测量。该系统可用于近距离测量水下不同目标物的尺寸，有测距精度高的优点。

技术领域

本发明涉及一种激光-图像融合测量系统，特别是一种用于水下目标物尺寸测量的原位激光-图像融合测量系统及其测量方法。

背景技术

水下目标物的尺寸信息通常可以使用船载多波速和近底AUV声学调查等手段来测量，这两种测量手段主要针对规模尺寸较大的目标物，难以对直径一般仅为米-亚米级的目标物进行有效识别。

发明内容

本发明克服了普通小规模水下目标物尺寸测量误差大的缺点，提供了一种用于水下目标物尺寸测量的原位激光-图像融合测量系统及其测量方法，该系统采用光学探测手段(如水下光学)可以直观、详细地提供水下目标物的形态特征，原位激光-图像融合测量系统可搭载于载人深潜器和ROV上，用于水下近距离目标物几何尺寸的原位、快速、精确、低成本测量。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于水下目标物尺寸测量的原位激光-图像融合测量系统，用于测量目标物体的尺寸信息，其特征在于，包括第一水下激光测距仪、第二水下激光测距仪、第三水下激光测距仪、水下云台、水下广角相机、第一姿态传感器、第二姿态传感器、控制单元、支架、水下密封舱；其中，所述第一水下激光测距仪、第二水下激光测距仪、水下云台、水下广角相机、水下密封舱均可拆卸地安装在支架上；所述第一水下激光测距仪与第二水下激光测距仪的中轴线平行；所述第三水下激光测距仪可拆卸地安装在水下云台上，第三水下激光测距仪与水下云台的中轴线平行；所述第一姿态传感器可拆卸地安装于第三水下激光测距仪内部，第二姿态传感器可拆卸地安装于水下广角相机内部；第三水下激光测距仪布置在第一水下激光测距仪与第二水下激光测距仪之间；所述控制单元设置在水下密封舱内；所述第一水下激光测距仪、第二水下激光测距仪、第三水下激光测距仪、水下云台、水下广角相机、第一姿态传感器和第二姿态传感器均与控制单元相连。

进一步的，所述控制单元与输出接口相连，所述输出接口安装在水下密封舱上。

进一步的，所述控制单元包括电源模块、控制模块、数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块和显示模块；所述电源模块为原位激光-图像融合测量系统供电；所述第一水下激光测距仪、第二水下激光测距仪、第三水下激光测距仪、水下云台、水下广角相机、第一姿态传感器、第二姿态传感器、数据采集模块、数据处理模块和显示模块输入端均与控制模块的输出端相连；所述第一水下激光测距仪、第二水下激光测距仪、第三水下激光测距仪、水下广角相机、第一姿态传感器和第二姿态传感器的输出端均与数据采集模块的输入端相连，数据采集模块的输出端与数据处理模块的输入端相连，数据处理模块的输出端分别与显示模块和数据存储模块的输入端相连。

本发明的另一目的是提供一种上述的用于水下目标物尺寸测量的原位激光-图像融合测量系统的测量方法，包括以下步骤：

步骤(1)、控制模块控制第一水下激光测距仪、第二水下激光测距仪、第三水下激光测距仪打开激光，控制模块控制水下云台调整第三水下激光测距仪与第一水下激光测距仪和第二水下激光测距仪之间的垂直角度使得第三水下激光测距仪的激光光斑位于目标物体上的合适位置，且三个激光光斑同时位于目标物体上，第一水下激光测距仪、第二水下激光测距仪、第三水下激光测距仪分别测量出其自身与目标物体间的距离L₁、L₂、L₃，距离L的通用计算公式如下：