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申请/专利权人：中国科学院地理科学与资源研究所

摘要：本公开提供的基于水下图像的沙质床面三维地形重构方法，包括：获取沙质床面的水下图像序列，该图像序列包括对目标水面区域同时拍摄的多张图像，每张图像中能拍到多个控制点，控制点布设在目标区域水面的两侧和床面上，各控制点的上表面绘有规则的几何图案且有明确的中心点位置，将该中心点位置定义为控制点的坐标；基于运动恢复结构方法对图像序列进行空间计算，仅使用水上控制点进行空间配准，并进行折射校正，然后再仅使用水下控制点进行空间配准，不进行折射校正，通过两者之差的平均值对仅使用水上控制点并进行折射校正的点云进行二次校正，获得最终沙质床面的水下三维地形。本公开空间分辨率和精度高，且不会对观测对象产生干扰。

主权项：1.一种基于水下图像的沙质床面三维地形重构方法，其特征在于，包括：1规定沿目标水面区域的长度方向为X轴，沿目标水面区域的宽度方向为Y轴，垂直于XY平面为Z轴；在目标水面区域两侧布设水上控制点，在目标水面区域的床面上布设水下控制点，各控制点的上表面均绘有规则的几何图案，所述几何图案具有明确的中心点位置，将该中心点位置定义为控制点的坐标；利用相机阵列获取沙质床面的水下图像序列，所述相机阵列由J台以n×m的形式排布的相机构成，n为相机阵列的排数，n≥1，m为相机阵列的列数，m≥3且要求每排相机的沿Y轴方向拍摄范围能完全覆盖目标水面区域的最大宽度；若相机阵列沿X轴方向的拍摄范围S不能全部覆盖目标水面区域最大长度时，控制相机阵列以固定的空间步长ΔL沿X轴方向由目标水面区域的一侧移动到另一侧，相机阵列每移动到一个位置，则使所有相机同时拍摄一张图像；若相机阵列沿X轴方向的拍摄范围S能全部覆盖目标水面区域最大长度时，则使相机阵列的中心位于目标水面区域中心正上方并保持不动，使所有相机同时拍摄一张图像；拍摄过程中固定所有相机的焦距及镜头朝向，将所有相机同时拍摄的图像构成第一图像序列P1，所述沙质床面的水下图像序列包括所述第一图像序列P1，要求所述沙质床面的水下图像序列中的每张图像中至少能拍到2个控制点且相邻两张图像满足重叠度要求；2基于第一图像序列P1重构沙质床面的水下三维地形：2-1基于运动恢复结构方法对第一图像序列P1进行水下地形建模获得三维点云，利用控制点进行空间数据配准，其中，将仅使用水上控制点的位置信息获取的初始加密三维点云和与其对应的数字正射影像分别记为C1和DOM1，将仅使用水下控制点的位置信息获取的初始加密三维点云和与其对应的数字正射影像分别记为C1’和DOM1’；2-2基于数字正射影像DOM1生成包含目标水面区域的水面模型WS1，对初始加密三维点云C1进行栅格化处理得到栅格化初始三维点云C1g，将栅格化初始三维点云C1g中位于水面模型WS1以下部分筛选出，得到位于水面以下的栅格点云C1u，对栅格点云C1u进行折射校正，获得折射校正后的栅格点云C1c；2-3基于数字正射影像DOM1’生成包含目标水面区域的水面模型WS1’，对初始加密三维点云C1’使用与初始加密三维点云C1相同的栅格化方法，获得仅使用水下控制点的栅格化初始三维点云C1’g，将栅格化初始三维点云C1’g中位于水面模型WS1’以下部分筛选出，得到位于水面以下的栅格点云C1’u，计算栅格点云C1’u和折射校正后的栅格点云C1c的床面平均高程之差ΔZ，利用ΔZ对折射校正后的栅格点云C1c的每个栅格点的床面高程进行修正，获得最终水下三维栅格点云C1f，即为目标沙质床面的水下三维地形。

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百度查询： 中国科学院地理科学与资源研究所 基于水下图像的沙质床面三维地形重构方法