浑水中模型地形的可视化测量与三维重建方法

摘要

本发明提供一种浑水中模型地形的可视化测量与三维重建方法，首先利用B超仪直接获取水下模型地形的视频图像文件并解析出单帧B超图像；然后根据B超图像中地形亮带的灰度和梯度特征(存在一个突变过程)以及模型地形的在水平方向的连续性，一次性实现单帧图像中地形边界线的单像素提取；再根据连续多帧图像中地形线之间的相似性进行三次样条函数插值重建了水下三维地形。该方法穿透性好、自适应性强，适用于塑料沙、天然沙、煤粉灰、电木粉等水下模型地形；运行速度快，单次运行时间少于0.1秒；测量精度高，单次测量和重建后的水下地形误差均小于1毫末；直观可视，高效快捷，并且有效消除了水中无关运动悬浮颗粒的成像干扰，再现了水下地形原貌。

主权项

一种浑水中模型地形的可视化测量与三维重建方法，其特征在于：利用基于水槽、B超仪、三维行走平台、计算机的水下地形成像与处理系统，进行基于B超图像的自适应水下地形的快速提取以及基于地形线的水下地形可视化测量与三维重建；具体包括以下步骤：步骤1、B超仪的探头与水槽内的水面接触并进行成像获得水下地形的视频图像；计算机控制三维行走平台带动B超探头在水槽上的进行上下、左右、前后三维方向上的运动；步骤2、B超仪对水下地形的成像存在一个突变过程，形成一条水平方向连续延伸的地形亮带，采用灰度幅值与梯度之和作为地形边界处的判断依据，再根据地形在水平方向的连续性，进行连续跟踪搜索，依次提取出水下地形边界线，一次性实现单像素地形线的自适应跟踪与快速提取；步骤3、标定单个像素点所代表的实际距离，并把水下地形线转化为真实坐标距离；多条地形线之间再进行三次样条函数插值，获取三维地形数据，实现水下模型地形的可视化测量与三维重建；所述步骤2包括以下内容：步骤2.1、根据突变过程及其灰度和梯度，确定跟踪起点O(I_o,J_o)；步骤2.2、结合亮带的水平方向的连续性，向左向右连续跟踪提取地形边界线；步骤2.3、地形线进行小波去噪平滑处理。