Analiz Stereo görüşe dayalı su altı 3D ölçüm sistemi araştırması
I.Giriş
Okyanus araştırmasının temel bir teknolojisi olan su altı görüş ölçüm teknolojisi, birçok araştırmacının dikkatini çekmiştir. Yurtdışındaki araştırmacılar su altı ölçümü ile ilgili araştırmalara daha erken başladılar ve bir süre sonra Çin'de başladılar, ancak aynı zamanda verimli araştırma sonuçları elde ettiler. Çin tarafından geliştirilen "Jiaolong" derin dalış robotu, Çin Bilimler Akademisi Shenyang Otomasyon Enstitüsü'nün su altı robotu, Kanada'daki Sea-wolf3 su altı robotu ve Japonya'nın "Trench" su altı robotu gibi, bu su altı ekipmanları istisnasızdır. Zemin, görüş ekipmanı ile donatılmıştır ve bir görüş ölçüm sistemi oluşturulmuştur.
Şu anda kullanımda olan su altı algılama teknolojileri, esas olarak hidroakustik ve hidro optiği içerir. Bunların arasında, su optiğinde su altı görüş teknolojisinin gelişimi, diğer su altı algılama teknolojilerinden daha sonradır, ancak düşük maliyeti, yüksek hassasiyeti ve yüksek çözünürlüğü nedeniyle araştırmacılar tarafından tercih edilmektedir. Yurtiçi ve yurtdışındaki bilim adamları bu konuda derinlemesine keşifler ve araştırmalar yaptılar. Işık, su altında benzersiz yayılma özelliklerine sahiptir.47 0.58m bandındaki mavi ve yeşil ışığın zayıflaması, diğer kısa dalga boylu ışığa göre çok daha küçüktür. Işık dalgaları suda emilir ve dağılır, bu nedenle sudaki ışık dalgalarının zayıflaması oldukça hızlıdır ve zayıflama derecesi üssel olarak yayılma mesafesi ile ilişkilidir. Karmaşık su altı ortamı nedeniyle, ışığın su tarafından saçılması ve emilmesinden, suyun akışından, sudaki asılı parçacıklardan ve çeşitli planktonlardan kaynaklanan parazitler vardır.Sualtı ışık kaynağı zayıflayacak veya kaybolacaktır. Bu, su altı görüntülemesi için bir değerlendirme ve değerlendirmedir. Çözülen temel sorunlardan biri. Farklı su kalitelerinde ışığın yayılma özelliklerinin görüntü kalitesi üzerinde büyük etkisi vardır. Pek çok bilim insanı, kameraların farklı su kalitelerinde (yüzme havuzları, akvaryumlar, açık deniz suları vb.) Görüntüleme koşullarını incelemiş ve düşük bulanıklığa ve orta derecede aydınlatmaya sahip bir ortamda görsel ölçümün daha yüksek doğruluk sağlayabileceği sonucuna varmıştır.
Sualtı 3D ölçümünün ihtiyaçlarına yanıt olarak, su altı ışığının saçılması, kırılması ve emilimini tartışmak için bir su altı binoküler stereo görüş sistemi oluşturulmuştur.Ayrıca hava, göletler ve açık deniz gibi farklı ortamlarda kamera görüntüleme ve çift kamera görüntülemeyi tartışır. Kamera kalibrasyonu ve sistem ölçümü gibi konular incelenir. Deneysel sonuçlar, bir su altı ortamında sistemin görüntüleme mesafesinin 8m kadar yüksek, etkili ölçüm aralığının 0.5-4.5m ve ölçüm hatasının 2cm'den az olduğunu göstermektedir. Deney, görüntüleme modelinin, stereo kalibrasyonun, ölçüm modelinin ve diğer yöntemlerin güvenilirliğini doğruladı ve su altı ölçüm sonuçları beklenen teknik göstergeleri karşıladı.
2. İlgili araştırma ilerlemesi
Su kalitesinin farklılığı, su üstü görüntüleme ve su altı görüntüleme arasındaki fark göz önüne alındığında, su altı görüş ölçümü esas olarak mevcut su üstü ölçüm modelini görüntü geliştirme, kamera kalibrasyonu ve bozulma modeli yönlerinden iyileştirir. Görme ölçümü tamamen görüntünün kalitesine bağlıdır ve görüntü restorasyonu, görüntü ön işlemesi için ilk tercih haline gelmiştir. Sanchez-Ferreira ve diğerlerinin araştırmasında önce görüntü restorasyonu yapılmış, ardından kalibrasyon, eşleştirme, ölçüm ve diğer işlemler yapılarak beklenen ölçüm sonuçları elde edilmiştir.
Kamera kalibrasyonu, görüş ölçümünde anahtar adımlardan biridir.Sualtı görüş ölçümünün kalibrasyonu, suyun su altında yayılma özelliklerini dikkate almalıdır. Zhang'ın kalibrasyon yöntemine ve Jean-Yves Bouguet ufuk noktası kalibrasyon yöntemine dayanarak, Li ve diğerleri, radyal ve teğetsel bozulmayı kapsamlı bir şekilde ele alan ve daha hassas parametreler ve daha küçük ortalama hataları elde eden bir su altı kamerasının doğrusal olmayan matematiksel modelini oluşturdu. Yeniden projeksiyon hatası. Suyun güçlü akışkanlığından dolayı akış sürecindeki su, görüntüde hareket bulanıklığı ve ışık yolu değişiklikleri gibi sorunlara yol açarak yanlış ölçüm sonuçlarına neden olabilir. Pang ve arkadaşları, statik havuzlar ve dinamik su akışı ortamları için farklı kalibrasyon yöntemleri kullanmışlar ve her iki durumda da etkili kalibrasyon parametreleri ve ölçüm sonuçları elde etmişlerdir.Ancak, su akışı büyük ölçüde değişiklik gösterir ve tahmin edilemez, bu nedenle farklı hareket durumlarında su akışı için kullanılır. Farklı kalibrasyon yöntemlerinin sınırlı uygulama senaryoları vardır.
Araştırmanın derinleşmesiyle birlikte araştırma sonuçları yavaş yavaş inişe geçti ve su altı 3B rekonstrüksiyonu, su altı izleme ve konumlandırma ve su altı hedef tespiti ve tanıma gibi dürbün görüşüne dayalı daha fazla uygulama ortaya çıkıyor. Massot-Campos vb.
