基于雙目立體視覺的水下RGB-D相機

莊蘇鋒，吉勇，屠大維，張旭

（上海大學機電工程與自動化學院，上海 200444）

0 引言

正如人類利用兩只眼睛獲取場景二維、三維視覺信息才能在客觀世界中行動和作業自如一樣，機器人在環境中行動、開展目標識別和精細作業，同樣需要場景及目標的RGB 二維彩色圖像及3D 點云信息。目前市面上出現的微軟Kinect 及Intel 英特爾R200、R461 等產品具有同時獲取RGB 及3D 點云的能力，是一種RGB-D 相機，可以滿足空氣中機器人應用需要。水下機器人同樣需要RGB-D 視覺傳感器，以完成水下目標識別及精細作業任務，但至今為止鮮有水下RGB-D 相機商用產品報道。

目前，空氣中的基于雙目立體視覺技術的三維測量技術已經趨于成熟［1-2］。但是，水下環境的特殊性給水下RGB-D 相機研制帶來了困難。首先，由于水介質與水中懸浮顆粒的吸收和散射特性，使得水下圖像比空氣中的圖像存在更嚴重的顏色失真、對比度低、細節特征模糊等問題［3-4］。國內外研究者為此開展相關研究，并取得了一定的效果。CHIANG J Y 等［3］提出了一種波長補償和去模糊的水下圖像增強方法，但該方法無法處理降質明顯的圖像。CARLEVARIS B N 等［5］根據不同波長光線在水下衰減速率不同的特性，利用水下圖像三個顏色通道的衰減差異進行場景深度估計，進而對圖像進行散射光消除提高圖像質量。HITAM M S 等［6］提出一種混合對比度受限的自適應直方圖均衡化顏色模型對水下圖像的可視性差問題進行改善，該方法雖然提高了水下圖像的對比度，減少了噪聲和偽影，但對圖像顏色失真問題的改善不明顯。……