基于单目视觉的水下目标三维信息重建方法研究.pdf

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1、机械设计与制造第7期136MachineryDesign&Manufacture2012年7月文章编号：1001—3997(2012)07—0136—03基于单目视觉的水下目标三维信息重建方法研究霍良青1,2张奇峰张竺英全伟才1,2李玲珑1,2(’机器人学国家重点实验室中国科学院沈阳自动化研究所，沈阳110016)(中国科学院研究生院，北京100049)Researchon3DlnfOrmationReconstructionofUnderwaterTargetBasedonMonocularVisionHUOL

2、iang_qing1,2,ZHANGQi-feng，ZHANGZhu-ying，QUANWei-Cai1,2LILing-long，(StateKeyLaboratoryofRobotics，ShenyangInstituteofAutomation，ChineseAcademyofSciences，Shenyang110016，China)(GraduateSchooloftheChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China)十、毫一十、．d十十’／卜十一

3、t／十t一十

4、4—t斤+d1、td十q、￡十，、e、●、●、$、●’d十、tq、●q●、●、●u●’+、■【摘要】基于手眼协调原理，提出了一种采用单目摄像机对具有几何形状约束特征的水下目标进行三维信息重建的方法。方法首先对水下目标进行二值化处理，并对二值图像的几何信息提取与处理，然后配合机械手的动作获取目标的空间位置信息，进而通过视觉引导机械手与目标成特定的相对姿态，最后通过摄像机的空间位置与姿态信息推断出目标的空间位置与姿态信息。这种方法避免了传统机器视觉存在的水下目标模糊、纹理特征不明显、图像匹配困难等问题，根据二值图像的

5、几何信息能够更稳定有效的获取水下目标的三维位置姿态信息。关键词：水下目标；单目视觉；几何约束；手眼协调；位姿识别【Abstract】Basedonhand—eyecoordinationprinciple，amethodof3Dinformationreconstructionofunderwatertargetwithgeometricconstraintsusingmonocularcameraispresentedinthispaper．Themethodextractsandanalysesgeometr

6、icinformationofunderwatertargetafterbinaryprocessfirstly,andobtainsthepositionofthetargetincollaborationwiththeactionofthemanipulatorgradually，Thencontrolthemanipu—latorintoaspeccposturewithtargetundertheguidanceofthevision，Atthelastthepositionandpostureinfor

7、mationoftargetcanbeinferfromthepositionandpostureinformationofcamera．ThemethodCanavoidtheproblemsthatareemergedintraditionalunderwatermachinevisionfield，suchas}zytargetimage，unobvioustexture，dcultimagematchingandSOon．Accordingtothegeometricinformationofthebin

8、aryimages，thismethodcanbemorestableandeffectivetoreconstruct3Dpositionandorientationinformationoftheunderwatertarget．KeyWords：UnderwaterTarget；MonocularVisual；GeometricConstraint；Hand-EyeCoordi-}nation；PositionandOrientationRecognition、‘t+1h‘t，tJ，m、-，i，，i—tmm

9、．，i—，i+1、ht，t、▲中图分类号：TH16，TP242文献标识码：A1引言2手眼协调系统构成自主作业是水下作业技术发展的一个必然趋势，要实现自开闭水下阀门是水下作业中常见且复杂的一项作业任务，主作业，首先要获取目标的空问位姿信息，在水下环境中近距离这项作业任务对作业工具的位置姿态有很高的要求，要求机械手获取目标信息最常用的是机器视觉，然而水下环境的非结构化、腕关节