[發明專利]一種水下立體觀測系統標定裝置及標定方法

在審

• 申請號: 202010860438.2
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112001974A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 劉世晶;李國棟;涂雪瀅
• 申請（專利權）人: 中國水產科學研究院漁業機械儀器研究所
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/10;G06N3/12
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 俞磊

本發明公開了一種水下立體觀測系統標定裝置，包括設置在玻璃水箱上的標定板移動裝置，通過標定板移動裝置固定在玻璃水箱內部的標定板、以及設置在玻璃水箱外部的雙目視覺設備；所述標定板移動裝置包括定位軌道，定位軌道通過掛接件固定在玻璃水箱的頂部，定位軌道包括相對設置的一組軌道短軸和一組軌道長軸，在軌道短軸上開設有若干第一卡槽，移動桿的兩端通過第一卡槽設置在定位軌道的軌道短軸上，在移動桿上開設有若干組第二卡槽，移動機構的頂端通過第二卡槽與移動桿可拆卸連接，標定板與移動機構固定連接；標定板通過移動機構和移動桿改變在玻璃水箱中的位置，雙目視覺設備獲取標定板在當前位置的采樣圖像。

技術領域

本發明涉及水產養殖領域，具體地說，特別涉及到一種水下立體觀測系統標定裝置及標定方法。

背景技術

在水產養殖中，往往需要對玻璃水箱中目標物體進行標定。然而，目前使用視覺測量方法對目標體進行三維重構時，視覺系統與被測目標往往都處在同一介質環境下(如空氣)，而玻璃水箱內標定時為了不對流體產生擾動，一般將視覺系統放置在玻璃玻璃水箱的外面，隔著玻璃觀測水中目標物體的運動，因此被測目標與視覺系統之間除了空氣這一介質外，還存在著玻璃介質與水介質。在這三種不同折射率介質的作用下，目標物原有的成像光路發生了改變，利用不同角度像點位置通過直線光路交匯的方式重構目標點的空間坐標會產生較大的誤差。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中的不足，提供一種水下立體觀測系統標定裝置及標定方法，以解決現有技術中存在的問題。

本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現：

一種水下立體觀測系統標定裝置，包括設置在玻璃水箱上的標定板移動裝置，通過標定板移動裝置固定在玻璃水箱內部的標定板、以及設置在玻璃水箱外部的雙目視覺設備；

所述標定板移動裝置包括定位軌道，定位軌道通過掛接件固定在玻璃水箱的頂部，定位軌道包括相對設置的一組軌道短軸和一組軌道長軸，在軌道短軸上開設有若干第一卡槽，移動桿的兩端通過第一卡槽設置在定位軌道的軌道短軸上，在移動桿上開設有若干組第二卡槽，移動機構的頂端通過第二卡槽與移動桿可拆卸連接，標定板與移動機構固定連接；

所述標定板通過移動機構和移動桿改變在玻璃水箱中的位置，雙目視覺設備獲取標定板在當前位置的采樣圖像。

進一步的，雙目視覺設備的采樣過程如下：

1)安裝雙目視覺設備、標定板移動裝置和標定板，調整雙目視覺設備的位置，使玻璃水箱能夠完整成像；

2)將移動桿放置到短軸起始位置，將移動機構放置到長軸起始位置卡槽，將此時標定板的位置作為采樣起點，并設定標定板左下角靶點為世界坐標系原點，拍攝第1幀圖像；

3)將移動機構沿移動桿的第二卡槽順序平移兩次，分別拍攝第2～3幀圖像；

4)保持移動機構的位置不動，沿軌道短軸平移移動桿至下一第一卡槽，拍攝第4幀圖像；

5)將移動機構沿移動桿的第二卡槽反向平移兩次，拍攝第5～6幀圖像；

6)保持移動機構的位置不動，沿軌道短軸平移移動桿至下一第一卡槽，重復步驟2)-5)，直到最后一個第一卡槽位置，完成全視域采樣。

進一步的，所述雙目視覺設備的標定方法為：

1)通過機器視覺軟件獲取標定板的位置信息，獲得標定板位置后，利用算子對區域中的圓進行分割，找到圓的個數、周長、坐標位置和標定板描述文件中一致的靶標點；

2)運算得到靶標點的像素坐標；設定世界坐標系X軸與魚缸長軸平行、Y軸垂直于魚缸底部、Z軸與魚缸短軸平行、原點為標定板起始位置的右下靶標點，聯立標定板移動距離和靶標點空間分布得到靶標點的世界坐標系坐標；