对于潜艇、水下机器人来说,进行水下观测是至关重要的。蓝绿激光在海洋中具有最小衰减特性,选择位于此波长范围内的激光器作为水下探测系统的光源,成像具有潜在的高分辨率。因此可用激光在近距离进行细节成像和目标识别判决。 现有的水下激光探测法主要有距离选通法和同步扫描法。但两种方法都存在不足之处,难以完全满足水下机器人操作要求。本论文提出了基于三角法的激光平面扫描。激光三角法不仅设备简单,操作便捷,近距离测量精度高、分辨率高,而且具有实时检测的特点。通过控制水下机器人的运动轨迹,用平面激光对目标进行扫描,CCD摄像机直接获得激光平面与目标表面相交出的激光亮条纹图像,本文建立了系统动态测量模型并详细分析了折射对测量的影响,通过数字图像处理并与获取的水下机器人的定位信息、航行姿态信息数据等综合,并建立各坐标系间转换关系,可确定亮条纹上各点三维坐标值,从而得到目标深度图,它提供了一般灰度图像所不能提供的三维信息,对水下目标数字化有特殊意义,可用于水雷探测、海洋勘探及绘制海底局部数字地形图。 本论文探讨了摄像机基本标定算法,并在此基础上使用四步标定法完成对摄像机内外参数的标定,此外,重点论述了三种结构参数标定方法,即直接标定法、机械移动法、消隐点标定法。对激光亮条纹图像进行处理的关键在于快速准确地提取激光亮条纹中心,本文通过实验对比了多种条纹检测法,发现在亮条纹特征区域开小窗与方向模板相结合时数据处理量小,检测速度快,而且能有效地去除噪声干扰。考虑到条纹连续性特征,通过前后间断点的走向修补条纹间断线,能较好的满足系统测量要求。