摘要
随着近些年来国家对于海洋资源开发与探索的要求逐渐提高，水下视觉技术也得到了快速发展。其中基于被动式测量的水下三维重建技术因其成本低廉，结构简单，不易受环境影响等优点，被广泛应用在海底文物探宄、海底管道探伤等多个领域。由于水下环境比陆地环境更加复杂未知，因此如何将被动式测量系统中的单目视觉系统更好的应用在水下三维重建技术中具有重要的学术意义和实用价值。 本文意在将单目视觉系统应用于水下，进行水下目标物体的三维重建。最终成功搭建了基于单目视觉的水下目标三维重建系统，并针对三维重建环节中的水下图像预处理和特征匹配部分进行了深入研究。具体研究内容包括:首先，针对水下单目立体视觉采集平台组成部分进行了阐述，分析了视觉坐标系间的转换关系，并构建出单目相机成像模型。然后针对对极几何原理和基本矩阵的求解过程进行了阐述，为后续三维重建的求解奠定了坚实的理论基础。 其次，针对水下图像清晰度不够，边缘模糊，细节缺失等问题，提出一种基于加权融合的水下图像增强方法。将输入图像分成三个分量，在LAB空间下针对亮度通道进行自适应伽马矫正形成输入分量一，在RGB空间下进行直方图均衡和双边滤波的操作形成输入分量二，在LAB空间下对亮度通道进行改进的Retinex图像增强操作形成输入分量三，最终将三个分量按照一定比例加权融合形成最后的增强图像。 再次，针对水下图像色彩失真和对比度低造成特征检测数量减少和特征匹配正确率降低的问题，提出一种融合色彩信息的特征匹配(SIFTalgorithmbasedonHellingerdistancefusionColorinformation，SIFT-HC)方法。首先使用双峰分布函数来最小化像素之间的灰度差异和像素之间的色彩对比度，以获得待匹配的灰度图像。然后在此基础上采用Hellinger距离作为相似性度量方式，同时结合余弦相似度匹配方式进行特征匹，并通过实验验证了该算法的有效性。 最后，将经过特征检测与匹配得到的匹配点对集依次进行稀疏重建、稠密重建、泊松表面重建，形成了最终的水下目标三维重建模型。并与以SIFT算法为基准的适用于陆地场景的单目三维重建方法和基于（Orientedfastandrotatedbrief,ORB）特征的水下单目三维重建方法进行了对比实验，验证了本文方法的有效性。
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