[00839455]基于分层快速匹配算法与结构光辅助的深海三维稠密重建研究

该课题以非平行水下双目立体视觉系统为主要研究对象，深入研究非平行系统下水下成像原理，提出了仅通过一幅图像将水下图像转化为摄像机与目标间无水存在的一般空气图像的转化条件和转化模型，利用特征点的三维重建实验验证了模型的正确性；然后针对全局立体匹配中实时性最高的动态规划立体匹配算法，进行了深入研究，将基于小波变换的匹配、基于区域的匹配与带控制点的动态规划立体匹配算法相结合，通过实验验证，得到更加准确的视差图。创新性研究成果：在非平行水下双目视觉系统下，考虑光线在水与空气的分界面发生折射，分三种情况：摄像机光心在水与空气分界面处、摄像机光心在水面外、摄像机光心在水面内，讨论了水下图像向一般空气图像的转化模型，求出水下图像与空气图像像素坐标一一对应的关系式；用空气中动态规划立体匹配原理，对水下图像的转化后的图像，首次应用空气中的立体算法求出水下图像的视差图。考虑带控制点的动态规划立体匹配算法中控制点在极线上分布的特性，将小波变换原理与带控制点的动态规划立体匹配算法相结合，利用小波变换的模极大值处的像素作为候选控制点；利用SAD相似性测度函数对候选控制点进行匹配相似度优化，选取高可信度控制点，完成带控制点的动态规划立体匹配算法。控制点的选取中先后利用了基于相位立体匹配算法（小波变换）和基于区域的立体匹配算法（SAD相似性测度函数），多种匹配基元相结合，使控制点的可信度更高，匹配结果更加可靠。针对针对水下成像存在折射的问题，在双目立体视觉的基础上，研究了多介质非平行双目立体视觉系统的成像，并将动态规划立体匹配算法应用于多介质系统成像的匹配，同时对动态规划立体匹配算法进行了一定的改进，拓展了立体视觉技术在水下海洋导航、勘察、监测以及水下目标识别等方面的应用。