專利名稱：一種水下機(jī)器人聲視覺三維成像的圖像配準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聲納圖像處理領(lǐng)域，具體涉及一種服水下機(jī)器人搖擺引起的目標(biāo)聲納圖像旋轉(zhuǎn)，消除三維重建扭曲失真的不利影響的水下機(jī)器人聲視覺三維成像圖像配準(zhǔn)的方法。
背景技術(shù)：
近年來，成像聲納在水聲領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注和發(fā)展，其中三維成像聲納在水質(zhì)渾濁和光照條件較差的條件下仍可獲取水下目標(biāo)的外形輪廓的細(xì)節(jié)信息和環(huán)境信息。借助計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)，可將這些信息以生動(dòng)的三維圖形圖像的方式表現(xiàn)出來，通過縮放、移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和測距等操作從各種視角進(jìn)行觀察和分析，提高水下探測的效率。三維成像聲納是一種高分辨率的圖像聲納，能夠提供非常優(yōu)秀的圖像質(zhì)量。它以波束形成或聲透鏡技術(shù)為基礎(chǔ)，主要有兩種技術(shù)路線一是采用一維線陣，通過其機(jī)械平移合成二維面陣；第二種是直接采用二維面陣，從而在水平、垂直、距離3個(gè)方向上直接獲得分辨率。兩種方式都是先形成軸向?qū)R的二維圖像序列，然后進(jìn)行計(jì)算機(jī)三維合成。把圖像聲納裝載到各種水下智能機(jī)器人(Automatic Underwater Vechile, AUV)、遙控水下機(jī)器人(ROV)和水下無人潛器(UUV)上進(jìn)行水下作業(yè)，可對(duì)水下堤壩、管道、橋墩和海港等進(jìn)行探測。水下機(jī)器人攜帶高分辨率圖像聲納從水面垂直下潛，對(duì)目標(biāo)壩體等進(jìn)行掃描，獲得目標(biāo)一幀一幀的二維圖像。為了確保圖像序列的垂直軸向?qū)R，在下潛過程中聲納與目標(biāo)的相對(duì)方向必須保持一致。水下機(jī)器人依靠螺旋槳控制其在水中運(yùn)動(dòng)，但由于其非線性水動(dòng)力學(xué)特性、水流的隨機(jī)干擾和差分反饋控制機(jī)制等因素的影響，在下潛過程中會(huì)左右搖擺。與機(jī)器人剛性連接的圖像聲納也跟著左右搖擺，其采集的目標(biāo)圖像則以聲納為中心左右旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致各幀圖像不能軸向?qū)R，三維重建的圖像會(huì)出現(xiàn)扭曲失真的現(xiàn)象?，F(xiàn)有的圖像配準(zhǔn)技術(shù)主要應(yīng)用在醫(yī)學(xué)圖像領(lǐng)域，以相位相關(guān)技術(shù)為主，但相位相關(guān)技術(shù)需要原始圖像或者參考圖像的全部和部分信息，使應(yīng)用受到限制。本發(fā)明涉及的聲納圖像三維重建配準(zhǔn)技術(shù)不依靠任何先驗(yàn)知識(shí)，能夠自適應(yīng)的對(duì)聲納圖像序列進(jìn)行自動(dòng)校正，使其軸向?qū)R，解決由于水下機(jī)器人左右搖擺引起的聲納圖
像三維重建扭曲失真。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種更簡便、計(jì)算量更小的水下機(jī)器人聲視覺三維成像圖像配準(zhǔn)方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明包括如下步驟

(I)檢測目標(biāo)圖像的旋轉(zhuǎn)角度I)分割目標(biāo)圖像，將圖像聲納獲取的圖像I (X，y)轉(zhuǎn)變成灰度圖像IgMy(X，y)，將目標(biāo)與背景分離，即
權(quán)利要求
1.一種水下機(jī)器人聲視覺三維成像的圖像配準(zhǔn)方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)檢測目標(biāo)圖像的旋轉(zhuǎn)角度 1)分割目標(biāo)圖像，將圖像聲納獲取的圖像I(X，y)轉(zhuǎn)變成灰度圖像IgMy(x，y)，將目標(biāo)與背景分離，即
全文摘要
本發(fā)明涉及聲納圖像處理領(lǐng)域，具體涉及一種服水下機(jī)器人搖擺引起的目標(biāo)聲納圖像旋轉(zhuǎn)，消除三維重建扭曲失真的不利影響的水下機(jī)器人聲視覺三維成像圖像配準(zhǔn)的方法。本發(fā)明包括如下步驟(1)檢測目標(biāo)圖像的旋轉(zhuǎn)角度；(2)校正目標(biāo)圖像的旋轉(zhuǎn)；(3)重建校正后的圖像序列。本發(fā)明不需要任何先驗(yàn)知識(shí)，能夠自適應(yīng)的對(duì)聲納圖像序列進(jìn)行校正，使它們?cè)谳S向?qū)R?？朔藗鹘y(tǒng)配準(zhǔn)方法必須有參考圖像的缺點(diǎn)。本發(fā)明是一種快速的自動(dòng)配準(zhǔn)方法，計(jì)算量小。
文檔編號(hào)G06T7/00GK103226828SQ20131012119
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者聶東虎, 喬鋼, 孫宗鑫, 周鋒, 馬雪飛, 劉淞佐, 章佳榮, 張禹, 于洋 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)