中国激光, 2020, 47 (5): 0504004, 网络出版: 2020-05-12   

基于线结构光的水下双目测量方法 下载: 1532次

Underwater Binocular Measurement Method Based on Line-Structured Light
作者单位
中国海洋大学工程学院, 山东 青岛 266100
图 & 表

图 1. 水下双目测量系统。(a)内部结构俯视图;(b)设备密封外形图

Fig. 1. Underwater binocular measurement system. (a) Top view of internal structure; (b) seal outline drawing of equipment

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图 2. 双目立体视觉模型

Fig. 2. Binocular stereo vision model

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图 3. 测量系统工作流程图

Fig. 3. Flow chart of measurement system

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图 4. 线结构光阵列

Fig. 4. Line-structured light array

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图 5. 水下双目系统测量模型

Fig. 5. Measurement model of underwater binocular system

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图 6. 水下双目系统成像

Fig. 6. Underwater binocular system imaging

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图 7. 极线几何约束原理图

Fig. 7. Schematic of polar geometric constraints

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图 8. 外极线与光条交点示意图

Fig. 8. Intersection of external polar and light bar

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图 9. 特征提取对比结果。(a)圆柱;(b)钣金件;(c)本文方法的圆柱点云;(d)图像方法的圆柱点云;(e)本文方法的钣金件点云;(f)图像方法的钣金件点云

Fig. 9. Comparison results of feature extraction. (a) Cylinder; (b) sheet metal parts; (c) cylindrical point cloud of proposed method; (d) cylindrical point cloud of image method; (e) point cloud of sheet metal parts of proposed method; (f) point cloud of sheet metal parts of image method

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图 10. 光条提取测试结果。(a)自定义图案;(b)自定义图案的提取结果;(c)不规则金属板的左摄像机图像;(d)不规则金属板的提取结果;(e)石块的左摄像机图像;(f)石块图像提取结果

Fig. 10. Test results of laser stripe extraction. (a) Custom pattern; (b) extraction result of custom pattern; (c) left camera image of irregular metal plate; (d) extraction result of irregular metal plate; (e) left camera image of stone; (f) extraction result of stone

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图 11. 一次测量得到的球面点云图

Fig. 11. Spherical point clouds obtained from one measurement

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图 12. 水下钣金件三维测量。(a)实验环境;(b)被测物体;(c)三维点云

Fig. 12. Three-dimensional measurement of underwater sheet metal parts. (a) Experimental environment; (b) measured object; (c) three-dimensional point clouds

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图 13. 水下石块三维测量。(a)被测物体;(b)三维点云

Fig. 13. Three-dimensional measurement of underwater rock. (a) Measured object; (b) three-dimensional point clouds

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表 1标准球测量结果及误差

Table1. Measurement results and errors of reference sphere(unit:mm)

No.RlErrorRwErrorRw0Error
120.1220.06426.6576.59919.7810.277
219.8590.19927.2887.23019.7240.334
320.2750.21725.9825.92419.8830.175
420.2390.18126.9066.84819.9700.088
520.1950.13726.8526.79420.0650.007
619.9100.14825.4135.35519.8170.241
720.1420.08425.5685.51019.7230.335
820.3010.24327.1547.09619.8290.229
919.7990.25926.4226.36420.1390.081
1020.2080.15027.0036.94519.6050.453
Max20.3010.25927.2887.23020.1390.453

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表 2不同方法测量结果及误差

Table2. Measurement results and errors of different methods(unit:mm)mm

No.R1ErrorR2ErrorR3Error
120.2720.21420.7440.68625.8035.745
220.3110.25319.6130.44527.0126.954
320.3580.30019.3710.68727.4837.425
419.8030.25520.6330.57526.5226.464
520.1880.13020.4710.41327.5377.479
620.0970.03920.8520.79425.8015.743
719.9700.08821.2081.15026.8506.792
819.7110.34720.5050.44726.0746.016
919.7550.30320.6110.55327.1127.054
1020.2780.22019.2790.77925.4655.407
Max20.3580.34721.2081.15027.5377.479

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解则晓, 李俊朋, 迟书凯. 基于线结构光的水下双目测量方法[J]. 中国激光, 2020, 47(5): 0504004. Zexiao Xie, Junpeng Li, Shukai Chi. Underwater Binocular Measurement Method Based on Line-Structured Light[J]. Chinese Journal of Lasers, 2020, 47(5): 0504004.

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