[发明专利]一种基于双目立体视觉的水下激光出射点定位方法

说明书

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。

说明书

技术领域

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

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。

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

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。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

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：

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；

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。

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。

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激光束，而是通过伺服电机控制激光器不断调整激光发射角度，仅需双目相机在拍摄过程中获取到两帧及以上满足计算激光空间位置条件的图像即可。整个过程需要采集和处理的数据量小，运算速度快，处理精度高，在工作过程中不移动双目相机的位置，仅移动激光器的发射角度，可以有效计算远距离激光的发射点空间坐标，提升了水下定位的定位范围。

附图说明

图1是本发明的示意图，其中空间坐标原点为双目相机中心；

具体实施方式

本发明目的在于通过双目立体视觉为激光发射点定位，应当明确，在一般应用场景下，通过双目相机拍摄到激光在水下的图像时，通过获取多帧满足要求的图像，即可确定水下激光出射点的位置坐标。而水下作业种类各有不同，例如水下无线光通信在发射端与接收端的对准事先需要跟踪、瞄准、捕获，该过程就需要水下激光出射点的定位。下面以在水下原位探测的应用为例详细说明本发明，但是应当明确，该方法同样适用于其他需要定位水下激光出射点的水下作业，例如水下无线光通信的对准等。

第一步：在需要探测的位置摆放激光器，通过水下云台控制激光器上下左右摆动，该步骤的摆动速度可根据相机拍摄视频的帧率进行调整，在摆动过程中，激光的发射角度可以发生变化，但云台需控制激光出射点位置保持不变；