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1、谨以此论文献给所有关心我的亲人、师长和朋友 谢晓梦 5lIj；，oi_j、，。 卜IIII -I，-IIl、-j I-*blt，lf ， ， 、，Ill， 水下目标激光扫描深度探测精度分析 学位论文完成日期： 指导教师签字： 答辩委员会成员签字： 雾鬻 一 一 一 一 一 一 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 ( 逵；翅遗直墓丝嚣蔓缱别直明的：奎拦互窒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
2、献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 学位敝储躲诵哆弹隰州。年岁月妒 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( 如中国科学技术信息研究所等) 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。( 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： 刁删 签字日期：勿f o 年f 月丞自 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 2 导师签字：二d 瓦气少八 签字日期：彻f o 年r
3、 月以申 o V 电话： 邮编： 水下目标激光扫描深度探测精度分析 捅要 在水下几千米甚至万米以上的深海中，随深度增加的高压，无直接可供呼吸 的空气，寒冷，无光线，无直接食物来源等环境，使得在深海探测与作业过程中， 其水下装备运行时大都是在遥控状态下进行的，为了达到对深海装备( 如无人遥 控潜水器R O V 及深海油气开发装备等) 在深海作业时的实时精确控制及有效地对 海底目标与作业现场的大范围探测和监视目的，水下三维视觉技术的研究是必要 的，它是深海探测与作业中的关键通用技术之一。 国内外花了大量的人力物力进行有关该项技术的研究，特别是自1 9 6 0 年激 光发明以来，至今进行了近5 0
4、年的水下激光二维三维视觉技术研究。美国研究 的水下激光飞点扫描S e a t e x 三维图像系统，需要三秒才能扫描完一幅三维图像 信息，我国研制的水下激光差频三维视觉系统达到一秒能传感一幅三维图像信 息，并能在二维图像上显示深度信息，实现三维图像显示。 文章首先介绍了目前水下三维图像探测的主要技术及发展现状，分析了传统 的水下目标三维图像探测的原理及方法，提出了激光差频扫描三维图像信息高速 获取技术，以及从二维图像显示深度信息的技术，精度达到了毫米级，并通过模 拟纯水环境( 空气环境) 试验和水池试验对深度信息的精准性进行了试验验证。 试验结果表明激光差频扫描三维视觉技术具有高速采集三维目标
5、图象信息的能 力，在水下作业时能实现实时控制、在二维图象中能实时显示目标深度信息，适 于水下实际应用。文章最后论述了激光差频扫描的水下三维图像探测方法需改进 的方面和对未来应用的展望。 关键词：激光差频扫描；水下探测；三维信息显示；精度分析 I I R e aI Tim eIm a g eDis pIa yM e t h o do nT h r e e dim e n sio n aI ln f o r m a tio no fU n d e r w a t e rT a r g e t A b s t r a c t I nd e e p w a t e rt a r g e td e t
6、e c t i o na n du n d e r w a t e rw o r k ，A st h ed e p t hi n c r e a s e st h e p r e s s u r e ，n o ta i rw h i c hd i r e c t l ya v a i l a b l et ob r e a t h e ，c o l d ，n ol i g h t ，r i od i r e c ts o u r c e s o ff o o di nt h ee n v i r o n m e n t m a k e st h em n - t i m eu n d e r
7、w a t e re q u i p m e n ti sc a r r i e do u t i nt h er e m o t es t a t em o s t l yd u r i n gt h ep r o c e s so fd e e p s e ae x p l o r a t i o na n do p e r a t i o n s I no r d e rt oa c h i e v er e a l - t i m ep r e c i s i o nc o n t r o lf o ru n d e r w a t e re q u i p m e n t ，s u
8、c ha s R O V , d e e p s e ao i la n dg a se x p l o r a t i o ne q u i p m e n t ，a n de f f e c t i v ed e t e c t i o na n d s u r v e i l l a n c ef o rs e a b e d t a r g e t ，i t i s n e c e s s a r yt o d or e s e a r c ho nU n d e r w a t e r t h r e e d i m e n s i o n a lv i s u a lt e c h
9、 n o l o g y ( i n c l u d i n gt w o - d i m e n s i o n a lu n d e r w a t e rv i s u a l t e c h n o l o g y ) I ti so n eo ft h ek e yt e c h n o l o g i e so fd e e p - s e ae x p l o r a t i o na n do p e r a t i n g I ti ss p e n to nal o to fm a n p o w e ra n dr e s o u r c e st oc a l T yo
10、 u tt h er e s e a r c ho ft h e t e c h n o l o g ya th o m ea n da b r o a d E s p e c i a l l ys i n c et h ei n v e n t i o no ft h el a s e ri n19 6 0 ，i t h a sc o n d u c t e d0y e a r so fu n d e r w a t e rl a s e rt w o - d i m e n s i o n a la n dt h r e e d i m e n s i o n a l v i s u a
11、lt e c h n o l o g yr e s e a r c h T h eu n d e r w a t e rl a s e r - s c a n n i n gS e a t e xt h r e e - d i m e n s i o n a l i m a g es y s t e md e v e l o p e db y A m e r i c a nn e e d st h r e es e c o n d st o s c a na t h r e e d i m e n s i o n a l i m a g e ，w h i l e t h eu n d e r
12、w a t e r l a s e r d i f f e r e n c e f r e q u e n c y t h r e e d i m e n s i o n a lv i s i o ns y s t e md e v e l o p e db yo u rc o u n t r yC a nt r a n s d u c et h e i n f o r m a t i o no fat h r e e d i m e n s i o n a l i m a g ei n o n es e c o n d ，A n d d i s p l a y e d i n t w o d
13、 i m e n s i o n a l i m a g ed e p t hi n f o r m a t i o n t oa c h i e v et h r e e d i m e n s i o n a l i m a g e d i s p l a y T h i sa r t i c l ef i r s ti n t r o d u c e st h ek e yt e c h n o l o g i e sa n dd e v e l o p m e n to fu n d e r w a t e r t h r e e d i m e n s i o n a li m a
14、g es u r v e yt e c h n i q u e ，a n dt h e na n a l y z e st h ep r i n c i p l ea n dt h e m e t h o d so ft r a d i t i o n a ls u b m a r i n et a r g e tt h r e e d i m e n s i o n a li m a g es u r v e y W ep r o p o s e t h e h i g h s p e e d a c c e s s t e c h n o l o g i e s f o rl a s e
15、r d i f f e r e n c e f r e q u e n c ys c a n n i n g t h r e e d i m e n s i o n a li m a g ei n f o r m a t i o n ，A n dd e p t hi n f o r m a t i o nf r o mt w o d i m e n s i o n a l i m a g ed i s p l a yt e c h n o l o g y , a c c u r a c yo ft h em i l l i m e t e r W ev e r i f i e dt h ea c c u r a c yo ft h e I I I I V 目录 0 前言1 1 水下激光视觉技术的发展3 1 1 国内外水下激光视觉技术的发展情况3 1 2 水下三维视觉检测方法6 1 2 1 被动式非三角法6 1 2 2 被动式三角法6 1 2 3 主动式非三角法9 1 2 4 主动式三角法1 0 2 激光在水环境传播特性蜘 2 1 光在水下的传播1 3 2 1 1 光在水中的衰减1 3 2 1 2 光在水中的散射1 4 2 2 激光在水中的传输特性17 2 3 水下能见度研究
