СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................................... 5
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ ГЛУБОКОВОДНЫХ ВИЗУАЛЬНЫХ
НАБЛЮДЕНИЙ ПОВЕРХНОСТИ ДНА И ПОДВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ............................. 15
1.1. Актуальные проблемы исследований поверхности морского дна .................................. 15
1.1.1. Проблемы исследования природных океанологических объектов .......................... 15
1.1.2. Проблемы исследования подводных техногенных объектов ................................... 17
1.2. Системы подводного видения ............................................................................................. 19
1.2.1. Особенности формирования подводного изображения ............................................ 19
1.2.2. Характеристики и состав систем подводного видения ............................................. 22
1.3. Структура и состав глубоководных буксируемых аппаратурных комплексов для
маршрутных визуальных наблюдений ...................................................................................... 26
1.3.1. Особенности буксируемых аппаратурных комплексов для визуальных
наблюдений ............................................................................................................................. 26
1.3.2. Развитие аппаратурных комплексов для маршрутных визуальных наблюдений .. 28
1.4. Средства и методы обработки данных визуальных наблюдений .................................... 34
1.4.1. Фотограмметрические методы анализа изображений............................................... 35
1.4.2. Лазерные системы масштабирования ......................................................................... 36
1.5. Математический аппарат анализа изображений ............................................................... 38
1.5.1. Центральная проекция.................................................................................................. 38
1.5.2. Восстановление трехмерной структуры сцены ......................................................... 40
1.6. Выводы по 1 главе ................................................................................................................ 43
ГЛАВА 2. АППАРАТУРНЫЙ ФОТОТЕЛЕВИЗИОННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ
ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЛЬЕФА ДНА И ПОДВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ .................................... 45
2.1. Характеристики БНПА «Видеомодуль» ............................................................................ 45
2.1.1. Общее устройство аппарата ......................................................................................... 45
2.1.2. Состав и характеристики систем аппарата ................................................................. 47
2.1.3. Режим движения БНПА ............................................................................................... 48
2.2. Оптимизация характеристик фототелевизионного комплекса глубоководного
буксируемого аппарата для исследования рельефа дна и подводных объектов ................... 49
2.2.1. Характеристики видеосистемы ................................................................................... 50
3
2.2.2. Характеристики фотосистемы ..................................................................................... 52
2.2.3. Характеристики источников света .............................................................................. 54
2.2.4. Лазерная система масштабирования ........................................................................... 56
2.2.5. Подзорная видеосистема .............................................................................................. 57
2.3. Программный комплекс регистрации данных БНПА «Видеомодуль» ........................... 58
2.4. Методические аспекты использования фото- и видеокомплекса в составе
глубоководного БНПА ................................................................................................................ 60
2.4.1. Методика биологических визуальных исследований ............................................... 60
2.4.2. Методика поиска и осмотра подводных объектов .................................................... 63
2.5. Морские экспедиционные наблюдения.............................................................................. 65
2.5.1. Океанологические исследования поверхности дна ................................................... 68
2.5.2. Исследования подводных техногенных объектов ..................................................... 70
2.6. Выводы по 2 главе ................................................................................................................ 72
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЙ ОБЪЕКТОВ НА ПОВЕРХНОСТИ
ДНА ............................................................................................................................................... 74
3.1. Калибровка фото- и видеокамеры ....................................................................................... 74
3.2. Аппроксимация поверхности дна плоскостью .................................................................. 76
3.3. Коррекция перспективы на видеоизображениях ............................................................... 82
3.3.1. Вычисление вектора смещения камеры ..................................................................... 83
3.3.2. Триангуляция точек в пространстве и аппроксимация плоскостью........................ 85
3.3.3. Обратное перспективное преобразование .................................................................. 86
3.4. Оценка неопределённости измерений ................................................................................ 89
3.4.1. Общее описание выборки видеозаписей .................................................................... 90
3.4.2. Набор массива точек ..................................................................................................... 91
3.4.3. Коррекция исходного массива..................................................................................... 94
3.4.4. Вычисление размаха измерений .................................................................................. 96
3.4.5. Статистический анализ измерений ............................................................................. 99
3.5. Выводы по главе 3 .............................................................................................................. 101
ГЛАВА 4. КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ ГИДРОЛОКАЦИОННЫХ И
ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЙ .......................................................................................................... 103
4.1. Совмещение видео- и гидролокационных данных.......................................................... 103
4.2. Построение панорамного видеоизображения .................................................................. 104
4
4.2.1. Поиск особых точек и соответствий в видеоизображении ..................................... 104
4.2.2. Вычисление преобразования ..................................................................................... 106
4.2.3. Фильтрация выбросов и интерполяция .................................................................... 108
4.2.4. Выравнивание видеокадров и выделение строк ...................................................... 108
4.3. Стыковка панорамного видеоизображения и гидролокационных изображений ......... 109
4.4. Результаты комплексирования гидролокационных и видеоизображений................... 110
4.5. Выводы по 4 главе .............................................................................................................. 116
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......................................................................................................................... 117
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.................................................................. 119
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ПРОГРАММА ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ПОКАЗАНИЙ ДАТЧИКОВ
БНПА «ВИДЕОМОДУЛЬ» ....................................................................................................... 127
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ .............................. 132
