[發(fā)明專利]適合深海原位測(cè)量的激光高速線掃描雙目視覺(jué)三維成像裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810853015.0
• 申請(qǐng)日: 2018-07-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109282743A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 屠大維;張旭;李錦波;何平平;謝亮亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

本發(fā)明涉及一種適合深海原位測(cè)量的激光高速線掃描雙目視覺(jué)三維成像裝置，對(duì)深海物體進(jìn)行原位激光掃描和三維成像。根據(jù)激光高速線掃描雙目視覺(jué)三維成像的功能要求和深海原位測(cè)量耐靜水高壓的使用要求，設(shè)計(jì)了由單獨(dú)封裝耐靜水高壓的相機(jī)單元艙、耐靜水高壓的密封連接管、單獨(dú)封裝耐靜水高壓的計(jì)算掃描單元艙、密封連接管、單獨(dú)封裝耐靜水高壓的相機(jī)單元艙組成的整體結(jié)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)激光高速線掃描雙目視覺(jué)三維成像功能。發(fā)明適合深海原位測(cè)量的激光高速線掃描雙目視覺(jué)三維成像裝置既能耐深海靜水高壓，又能滿足裝置的工作原理、結(jié)構(gòu)布局，實(shí)現(xiàn)對(duì)深海物體進(jìn)行原位激光掃描成像，為深海生物資源、礦產(chǎn)資源、考古打撈等方面的調(diào)查、勘探提供技術(shù)手段。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在深海進(jìn)行原位高速線掃描三維成像的視覺(jué)技術(shù)，具體是一種適合深海原位測(cè)量的激光高速線掃描雙目視覺(jué)三維成像裝置，也稱三維相機(jī)，可為深海生物資源、礦產(chǎn)資源、考古打撈等方面的調(diào)查、勘探提供技術(shù)手段。

背景技術(shù)

人類對(duì)海洋的探測(cè)、開(kāi)發(fā)正在從近岸走向遠(yuǎn)洋、從淺水走向深海，水下三維視覺(jué)成像技術(shù)則是海洋開(kāi)發(fā)勘探中的一項(xiàng)重要技術(shù)。近年來(lái)，三維視覺(jué)成像技術(shù)發(fā)展迅速并日漸成熟，包括：激光掃描成像技術(shù)、雙目立體成像技術(shù)、結(jié)構(gòu)光技術(shù)等。然而，與陸地上空氣中不同，深海的特殊環(huán)境使得深海探測(cè)設(shè)備面臨十分嚴(yán)重的靜水壓力和密封問(wèn)題，如在1000米深海處的靜水壓力達(dá)到100個(gè)大氣壓，即10兆帕；5000米深海處的靜水壓力達(dá)到500大氣壓，即50兆帕。如此大的靜水壓力對(duì)水下三維視覺(jué)成像裝置提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，常規(guī)空氣中使用的商用儀器設(shè)備根本無(wú)法適應(yīng)，即使是采用一定密封技術(shù)的水下三維視覺(jué)成像系統(tǒng)，只能在幾十米、最多幾百米深的湖泊淺海使用，對(duì)幾千米、甚至萬(wàn)米深的深海只能望洋興嘆。

深海水下三維視覺(jué)成像裝置是一種特殊的裝置，首先裝置結(jié)構(gòu)必須耐深海靜水高壓，其次裝置內(nèi)部必須能夠容納作為測(cè)量裝置本身工作原理所需要的光路布局、機(jī)械傳動(dòng)、電氣配置等部件。裝置的耐壓與裝置的結(jié)構(gòu)形式、體積大小、光學(xué)窗口大小、殼體壁厚等都有關(guān)，并有相應(yīng)的要求和限制；裝置內(nèi)部的光路布局、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電器部件等必須適應(yīng)裝置耐壓的結(jié)構(gòu)形式、體積、開(kāi)口大小等，需要作相應(yīng)的調(diào)整和設(shè)計(jì)；當(dāng)內(nèi)部功能部件不能適應(yīng)裝置耐壓結(jié)構(gòu)時(shí)，又必須對(duì)裝置的耐壓結(jié)構(gòu)，包括形式、尺寸參數(shù)等加以改進(jìn)。最終目的是使得深海水下三維視覺(jué)成像裝置既能耐深海靜水高壓，又能滿足裝置的工作原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)深海物體進(jìn)行原位激光掃描和三維成像。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于對(duì)已有技術(shù)的不足，提供一種適合深海原位測(cè)量的激光高速線掃描雙目視覺(jué)三維成像裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)深海物體進(jìn)行原位激光掃描和三維成像。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是：本發(fā)明涉及的激光高速線掃描雙目視覺(jué)三維成像裝置工作原理如圖1 所示。激光器1發(fā)出一線結(jié)構(gòu)光，經(jīng)平面反射鏡2反射，透過(guò)光學(xué)窗片3，投射于被測(cè)深海物體表面4，形成由被測(cè)物體表面形狀所調(diào)制的變形光條，變形光條漫反射光經(jīng)光學(xué)窗片6、8，被二維相機(jī)5、7記錄，獲得經(jīng)被測(cè)物體表面調(diào)制變形光條的二維圖像，依據(jù)雙目視覺(jué)成像原理，經(jīng)計(jì)算可得到被測(cè)物體表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。通過(guò)平面反射鏡2的轉(zhuǎn)動(dòng)使光平面快速掃過(guò)被測(cè)物體表面，就可以完整地構(gòu)建整個(gè)物體表面的三維點(diǎn)云圖像，獲得被測(cè)物體表面的特征數(shù)據(jù)。

本發(fā)明適合深海原位測(cè)量的激光高速線掃描雙目視覺(jué)三維成像裝置如圖2 所示，是一種能適應(yīng)深海原位測(cè)量的激光高速線掃描雙目視覺(jué)三維成像裝置。根據(jù)上述發(fā)明的構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種適合深海原位測(cè)量的激光高速線掃描雙目視覺(jué)三維成像裝置，包括單獨(dú)封裝的相機(jī)單元艙甲、密封連接管甲、單獨(dú)封裝的計(jì)算掃描單元艙、密封連接管乙和單獨(dú)封裝的相機(jī)單元艙乙，其特征在于：所述相機(jī)單元艙甲與計(jì)算掃描單元艙通過(guò)密封連接管甲固定連接，相機(jī)單元艙乙與計(jì)算掃描單元艙通過(guò)密封連接管乙固定連接。