基于双目立体视觉的水下环境三维重建

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1、万方数据基于双目立体视觉的水下环境三维重建学位论文完成日期：指导教师签字：答辩委员会成员签字：2口蛑蜩驾曰(2文k毛饼◇◇等万方数据谨以此论文献给我的导师以及多年来关心爱护我的家人和朋友们!～一吴艳禾U万方数据独创声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得(注；翅遗查墓他盂要缱别直明的：奎拦亘窒2或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了

2、明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：纠签字日期：2D心年F月乃日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：吴艳纠新签字：仑笈签字日期：

3、2DK年．孓月乃13签字日期：如陟年岁月2乡日万方数据基于双目立体视觉的水下环境三维重建摘要经过多年的研究，计算机视觉理论发展日益成熟，并在各个科研领域都展现出明显或潜在的利用价值。随着科研人员对海洋资源探索力度的加强，该理论也被用来恢复水下环境或目标的三维模型，主要是借助封装在水下机器人里的双目相机采集海底环境图像来实现。本文将在前人研究基础上，搭建了双目立体视觉系统来重建小尺度、高密度的水下环境的三维框架。该框架主要包括前期的图像采集，中期的特征点提取和匹配以及后期的三维轮廓构建。在搭建的双目视觉系统中，采用立体视觉摄像机Bu

4、mblebeeXB3作为水下图像采集设备，根据自定的时间间隔采集图像集。该设备为削弱失真和未对准的影响在出厂之间预先进行了标定，把视觉系统中对应的极线设置为水平状态并在同一高度上。本文在对图像进行操作之前首先利用同态滤波和小波变换对图像进行了质量优化：后续采用快速匹配算法对图像进行匹配，获取精确有效的稠密视差图，也就是海洋环境的深度信息，同时利用双目一致性检验和唯一性验证检测闭塞区域和不可靠的、错误的匹配；最终利用深度图和优化之后的图像获取最终的三维表面模型。经仿真实验验证，本文的方法在鲁棒性和有效性方面性能良好，并且提取的色彩和

5、纹理信息削弱了水下光线传播造成的影响。由于在海洋中视觉质量的影响，我们采用通用的无参数增强方法对小尺度范围内成像过程进行了抽象，减少水下扰动，修正了衰减和反向散射引起的对比视差。关键词：三维重建；稠密视差图；深度图；图像质量优化万方数据3DReconstructionofUnderwaterEnvironmentbasedonBiocularStereoVisionAbstractAfterrigorousresearchformanyyears，thetheoryofcomputervisionhasbeendeveloping

6、increasinglymature，andshowingobviousorpotentialutilityvalueineveryresearchfield．WiththestrengtheningofMarineresourcesexploitation，thetheoryisalsousedtorestore3Dmodelofunderwaterenvironmentortarget，whichismainlywiththeaidofbinocularcameraequipmentthatencapsulatedintheu

7、nderwaterrobottoacquireimages．Inthispaper，onthebasisofpredecessors’research，astereovisionsystemhasbeensetuptoexplorethe3Dreconstructionschemeoftheunderwaterenvironmentatsmallscaleandhighdensity．Theschememainlycontainsthreeaspects：(1)imageacquisition；(2)featurepointext

8、ractionandmatching；(3)constructingthree—dimensionalcontours．Onekindofstereovisioncamera，BumblebeeXB3，hasbeenpackagedtofirste