——用于高精度成像的下一代水下攝影測量

近景攝影測量的三維測量技術(shù)在過去幾年被快速發(fā)展，特別是在之前難以進(jìn)入的領(lǐng)域。主要包括現(xiàn)有的安裝部件進(jìn)行三維竣工CAD建模和三維異常測量（例如：水下結(jié)構(gòu)物的裂縫、凹陷或凸起）。進(jìn)行這些測量的難點(diǎn)包括：如水下機(jī)器人的不規(guī)則運(yùn)動、大流速和由于氣候條件（如：水能見度差）造成的圖像質(zhì)量不同。

在空氣中應(yīng)用，使用的典型的圖像處理方法應(yīng)用在水下有時(shí)候會失敗，包括用于實(shí)時(shí)應(yīng)用。這時(shí)候人工智能可以幫助、確保高等級的自動化。在人工智能圖像處理發(fā)展的同時(shí)，新的三維呈現(xiàn)工具也出現(xiàn)了，Avalon Holographics公司研發(fā)并成功的進(jìn)行了測試。

不像其他的測量技術(shù)，比如LiDAR激光，只獲取距離和角度轉(zhuǎn)換成笛卡爾坐標(biāo)（X，Y，Z）。攝影測量獲取很多信息：點(diǎn)坐標(biāo)、幾何特征和物體的紋理信息。他的難點(diǎn)在于開發(fā)軟件功能盡可能自動的去探測這些元素和進(jìn)一步在三維模型中進(jìn)行計(jì)算。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?VLS自動激光探測

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?AI激光探測

維眼DimEye公司先進(jìn)的攝影測量處理技術(shù)

維眼DimEye公司先進(jìn)的攝影測量處理技術(shù)主要分為三步：從視頻中提取圖像、探測所有的點(diǎn)和物體、三維計(jì)算所有探測到的元素。

從視頻中提取圖像需要自動選擇一定數(shù)量的圖像（比如每30副選1副），取決于水下機(jī)器人的速度和水下攝像機(jī)的幀頻。隨著軟件能力的增加，未來我們計(jì)劃處理所有的圖像，這樣就省去了提取這一步。

探測所有元素并進(jìn)行三維計(jì)算是維眼DimEye軟件獨(dú)有的特征，它包括點(diǎn)云和幾何特征，比如圓柱體、圓形，線性和平面進(jìn)行最小二乘算法。

探測工具對于自動化的水平來說至關(guān)重要。當(dāng)然，有時(shí)候水下會失敗，因?yàn)閳D像的質(zhì)量和能見度問題。這時(shí)候人工智能的優(yōu)勢就顯現(xiàn)出來了。在探測的物體中，有時(shí)候維眼DimEye會增加一個(gè)激光線發(fā)射器，例如在異常如裂縫或管線凹陷處產(chǎn)生大量的點(diǎn)云。（這些大量的點(diǎn)云可以送去做有限元素分析）。無論怎樣，激光線（它僅是一個(gè)光學(xué)目標(biāo)，在這種情況沒有距離測量）很快會被環(huán)境光（太多或者不夠）、水下機(jī)器人突然的移動、水中的粒子或者殘留的海生物所影響。結(jié)果，激光線探測算法在測量整個(gè)激光線長度時(shí)會遇到困難，操作者不得不換成手動模式并添加所有漏掉的點(diǎn)云。但是如果我們使用具有能覆蓋整個(gè)場景的大量的圖像數(shù)據(jù)庫和人工智能，測量就可以自動進(jìn)行。

水下應(yīng)用案例

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 高清視頻

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?3D竣工CAD模型

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?帶紋理的模型

在水下閥門成像和系泊鏈測量應(yīng)用中我們驗(yàn)證了這個(gè)新的三維成像技術(shù)。2018年我們在墨西哥灣為BP石油公司執(zhí)行了閥門測量的任務(wù)，當(dāng)時(shí)不包括人工智能技術(shù)，但是在2021年包括了三維全息圖像。2021年3月我們還為另一個(gè)客戶執(zhí)行了系泊鏈的測量，這是我們第一次成功的測試了人工智能技術(shù)（沒有生產(chǎn)任何三維全息圖像）。

典型的圖像處理算法，激光線上的點(diǎn)云被測量，許多位于末端和其他位置（由于形狀和線的光度不一樣）的點(diǎn)仍然會被漏掉。相反，使用人工智能技術(shù)，探測可以覆蓋整條激光線，不需要任何人工操作。這個(gè)想法適用于任何形狀，現(xiàn)在DimEye已經(jīng)將這項(xiàng)人工智能技術(shù)應(yīng)用到整個(gè)三維CAD建模的過程中。

當(dāng)我們有一個(gè)精確的三維竣工模型時(shí)，所有的測量步驟就完成了。我們可以將模型上貼上紋理使它更加接近現(xiàn)實(shí)。

當(dāng)三維竣工CAD模型可用了，可共享到任何CAD/CAM平臺，這時(shí)候是思考最終用戶和我們?nèi)绾瓮七M(jìn)使用這些信息的時(shí)候了。除了CAD/CAM平臺外，大量免費(fèi)三維顯示工具可用于查閱、導(dǎo)航和某些情況下的一些簡單測量。這些使工程部門和其他團(tuán)隊(duì)可以包含到一個(gè)項(xiàng)目里進(jìn)行高效的交流和工作。但是怎樣才能將水下物體搬到會議桌上進(jìn)行各種交流和讓準(zhǔn)備工作更加簡單和快速呢？

這就是Avalon Holographics根據(jù)DimEye提供的具有紋理的三維竣工CAD模式研發(fā)的三維全息圖像。我們可以想象三維全息圖像在未來：用戶可以例如通過點(diǎn)擊全息圖像的一個(gè)組件來顯示附加的信息，或者通過簡單的詢問全息圖像精確地測量尺寸。這樣的圖像或許看起來想是一個(gè)夢，但我們正在努力將其變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。