专利名称：基于可控光平面的水下三维重绘装置及重绘方法
技术领域：
本发明涉及一种水下三维测量装置，具体说是一种基于可控光平面的水下三维重绘装置及重绘方法。
背景技术：
目前已有的陆上三维重绘装置，不能直接对水下物体进行测量重绘。即使对已有的陆上三维重绘装置进行密封，用于水下测量时，密封壳体的玻璃窗将使被测物体与测量装置分别处于具有不同折射率的介质中，当光线通过玻璃窗时，会产生折射现象，使得光平面发生偏转，同时给CXD摄像机的水下成像带来聚焦误差、视角误差、畸变和色差等不利因素，使成像质量下降，最终导致水下三维重绘无法实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于可控光平面的水下三维重绘装置及重绘方法，克服水下折射对光平面和CCD摄像机的影响，实现在水下对被测物体进行精确三维重绘。基于可控光平面的水下三维重绘装置，包括含软件的计算机控制装置、带有反射镜片的光平面控制装置、CXD摄像机以及光平面发生器，其特征是还包括带有正面为透明玻璃窗的密封壳体，和密封壳体一侧的防水接口，且光平面控制装置和CCD摄像机固定在密封壳体的底座两端，光平面发生器紧挨光平面控制装置的反射镜片且固定在密封壳体的底座上，并使出射光正好投射到反射镜片的旋转轴线上。本发明的三维重绘方法1、首先以光平面控制装置和CXD摄像机分别建立世界坐标系owXwywzw和摄像机坐标系o。X。y。z。，两个坐标系的关系可以用一个旋转矩阵和一个平移矩阵表示。2、考虑到光平面透过玻璃窗投射到被测物体上时，会在玻璃窗处发生折射，必须先求取折射前的光平面方程Ax+By+Cz = D，再对折射前的光平面方程进行修正。折射前的光平面方程通过如下的公式(I)来获得，
权利要求
1.一种基于可控光平面的水下三维重绘装置，包括含软件的计算机控制装置(10)、带有反射镜片(8)的光平面控制装置(1)、CCD摄像机(3)以及光平面发生器O)，其特征是还包括带有正面为玻璃窗( 的密封壳体(4)和密封壳体(4) 一侧的防水接口(6)，且光平面控制装置(1)和CCD摄像机(3)固定在密封壳体(4)底座两端，光平面发生器( 紧挨光平面控制装置(1)的反射镜片(8)而且固定在密封壳体的底座上，并使出射光正好投射到反射镜片(8)的旋转轴线上。
2.如权利要求1所述的水下三维重绘装置，其特征在于上述密封壳体(4)是尺寸为 600mm* 180mm* 180mm 的长方框体。
3.利用权利要求1所述的水下三维重绘装置进行重绘的方法，其特征是首先分别以光平面控制装置(1)和CXD摄像机(3)建立世界坐标系0wxwywzw和摄像机坐标系oAy。z。；再对折射前的光平面方程Ax+By+Cz = D进行修正，求取折射后的光平面方程 #1337+(332 = d3;再求取折射补偿参数k，将每个被测点的像素坐标(u，ν)补偿为(ku，kv)；最后根据修正后的光平面方程 x+b3y+c3z = d3和被测点像素坐标(ku，kv)，以及光平面(7)与C⑶摄像机(3)之间的几何关系，求解出被测点的坐标(x，y，z，)，获得所有被测点的坐标，即实现了被测物体的三维重绘。
4.如权利要求3所述的重绘的方法，其特征在于光平面(7)与CCD摄像机(3)之间的几何关系是对于光平面(7)上一点P，在世界坐标系下坐标为(xw，yw, zw)，在摄像机坐标系下坐标为(χ。，y。，ζ。)，在CXD靶面(9)上的像素坐标为(u，ν)，CXD摄像机(3)的焦距为 f时，满足如下数学关系式
全文摘要
本发明涉及一种基于可控光平面的水下三维重绘装置及重绘方法。包括含软件的计算机控制装置、带有反射镜片的光平面控制装置、CCD摄像机、光平面发生器以及正面为玻璃窗且一侧有防水接口的密封壳体。重绘方法是首先分别以光平面控制装置和CCD摄像机建立世界坐标系和摄像机坐标系；再对折射前的光平面方程进行修正，求取折射后的光平面方程；再求取折射补偿参数k，将每个被测点的像素坐标进行补偿；最后根据修正后的光平面方程和被测点像素坐标，以及光平面与CCD摄像机之间的几何关系，求解出被测点的坐标，进而实现被测物体的三维重绘。本发明有效克服了折射影响，实现了水下物体的三维重绘，结构简单精度高。
文档编号G01C11/00GK102269587SQ20101052860
公开日2011年12月7日 申请日期2010年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者仇聪, 刘鹏, 孙洪磊, 解则晓, 辛少辉 申请人:中国海洋大学