请选择 进入手机版 | 继续访问电脑版
 找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

扫一扫,访问微社区

查看: 966|回复: 0

[水下三维激光和摄影测量] 激光扫描3D成像

[复制链接]

3

主题

3

帖子

36

积分

新手上路

Rank: 1

积分
36
发表于 2019-5-9 15:05:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
现在水下成像大多采用声学手段,而有一些产品利用激光3D成像来探测水下的情形。下面是这些产品技术指标的对比以及案例应用等内容。
ULS-500PRO(2G Robotics公司)案例及优势:
ULS500PRO.png
2014年,在北卡罗莱纳州海岸外发现了一个先前未知的二战战场——大西洋之战。在700英尺的深度,利用2GRobotics提供的ULS500PRO动态捕捉该战场U-576残骸的真实比例3D模型。
ULS500PRO被放置于一个Triton1000/2自由移动、电池供电的潜水艇上,并配置Sonardyne声波辅助的惯性导航系统(AAINS)。ULR500PRO垂直于海床安装,面朝下,以便在超过65m基线的一次单通道中捕获U型船的左舷、船头和船尾。
在不利条件下,Triton 1000/2以0.5节的速度运行,允许在7分钟内完成一次通过。U-576的完整3D模型只能从4个通道构建,但是,为了确保进一步的准确性,进行了多次冗余运行。NOAA在现场总共完成了两次潜水。每一次潜水都由大约7米高的八次通过(passes)组成。
原始激光点云数据和导航数据通过EIVA导航软件进行记录和处理,提供实时数据显示。点云被强度过滤,由于地理参照的结果,在不使用拼接的情况下做出了一个三维模型。
Sub-on-Uboat-1.jpg
uboat2-min.png uboat3-min.png
详细的现场测量:
高分辨率三维模型显示了其他方法无法捕捉到的细尺度尺寸特征。
现场保护:3D模型记录了现场的现状,无需进行物理交互。
缩短调查时间:与其他技术相比,显著缩短了收集数据的时间。
适应性:部署的动态特性允许调整调查方法,以在意外不利条件下提供结果。
教育参与:综合3D模型可以与网站进行虚拟交互,用于研究、教育推广和公共编程。
下面是ULS-500PRO和另外两种同类产品的技术指标:
  
产品名
  
ULS-500 PRO
扫描范围
最大:20m
  
最小:1.5m
每条激光线的点数
2048
视野角度
水中:50°
  
空气中:68°
激光线分辨率
0.024°
  
1.3mm/3m,4.5mm/10m,8.9mm/20m
配置文件间分辨率
8.3mm 0.5节 (0.25  m/s)
  
33.3mm 2节 (1 m/s)  
  
66.7 mm 4节 (2.0  m/s)
采样率
最高61440点每秒(30个配置文件)
深度范围
4000m
  
产品
  
ULS-100
ULS-200
扫描范围
最小:0.13m
  
最大:3m
最小:0.36m
  
最大:2.5m
每个配置文件点数
480
480
视野角度
水中:50°
  
空气中:68°
水中:50°
  
空气中:68°
旋转覆盖
360°
激光线分辨率
0.1042°(水中)
  
0.25mm/0.13m
  
1.16mm/0.6m
  
1.94mm/1m
  
0.1412°(空气中)
  
0.36mm/0.13m
  
1.69mm/0.6m
  
2.81mm/1m
0.1042°(水中)
  
0.70mm/0.36m
  
2.72mm/1.4m
  
4.86mm/2.5m
  
0.1412°(空气中)
  
1.01mm/0.36m
  
3.93mm/1.4m
  
7.02mm/2.5m
旋转分辨率
0.018°
  
0.03mm/0.13m
  
0.19mm/0.6m
  
0.31mm/1m
0.018°
  
0.11mm/0.36m
  
0.44mm/1.4m
  
0.79mm/2.5m
采样率
最高4750点每秒
  
(9.9个配置文件)
最高4750点每秒
  
(9.9个配置文件)

SL3(3D at Depth公司)案例及优势:
3D at Depth的核心技术还能定位比海水具有更高反射率的反射流体,以识别和定位生产或调试流体(如单乙二醇(MEG)、液压生产控制的流体和油)的泄漏。在目睹了开放水域项目中泄漏的真实实例后,3D公司最近在一个水槽中进行了基线测试,以证明SL3激光雷达作为泄漏检测解决方案的能力。试验向一个油罐中加入30毫升的BP Castrol Transaqua HT油,并证实在油中加入非示踪添加剂后,SL3激光溶液可以检测12米以外的泄漏。此外,当使用“浅色”示踪剂时,SL3显示了在45米的整个操作范围内识别泄漏的可能性。试验证明,SL3激光雷达是一种可行的泄漏检测方法。
优势:
远程可控光束:
范围从1米到45米
无接触,非接触:
几乎不需要工具(取决于任务)
海底实时处理:
专有RIAAT格式(范围/强度/角度/角度/时间)
提高了测距精度:
传感器全范围(+/-)2毫米(1米至45米)
深度范围:
3000米标准(4000米可选)
扫描器的扫描视野:
(+/-)45度
leak-detection-solution.JPG
下面是SL3的技术指标:
  
技术指标
  
表现
测量方式
ToF脉冲
脉冲重复频率40kHz
范围
最小2m,最大45m
基于浑浊度
视野范围
水平360°,倾斜90°
30°x30°扇形区域
单点测距精度
±6mm/2-40m,1σ
模型表面精度
2mm(取决于方法)
测量距离P2P
±2mm,1σ
在空气中;推算的测量距离±1mm,1σ
角度精度
小于100 urad,水平和垂直
光束发散度,1/e 2,全宽
0.025°
特定情况下。
  
随水的情况会有变化。
光束覆盖区,1/e 2,全宽
4.5mm/10m,8.6mm/20m
特定情况下。
  
随水的情况会有变化。
扫描密度
水平方向和垂直方向都是完全可选的。全范围内最小间距小于1mm。
每次扫描最大点数
1450x1450
每次扫描210万个点
俯仰和侧倾准确度
±0.05°
标准化俯仰和侧倾
横摇和纵摇准确度
±0.025°
双轴记录
操作温度
-5℃到35℃
激光等级
1级(空气中)到3B级(水中)
环境光
在明亮太阳光和完全黑暗中都是可操作的
点云形式
RIATT
电源和通信
电源供给
24VDC
110VAC PCI Bottle Incl.
电源消耗
7.5ADC时225W(包含俯仰和侧倾)
6ADC时150W(不包含俯仰和侧倾)
数据传输
以太网千兆局域网
Internal 1TB SSD
物理性能
光学罐(canister)SL2-O
电学罐(canister)SL2-E
俯仰和侧倾
俯仰 -350度双向
侧倾+/-30度双向
长度
415mm
355mm
外直径
176mm
210mm
重量
空气:26.89kg
  
水中:16.51kg
空气:18.5kg
  
水中:5.85kg
深度
3000m标准深度
4000m可选深度
Cathxocean系统及其优势:
激光系统.png

fastmodel.png fastflystill.png
(激光系统及两个配件图)
案例:展示了Cathxocean系统如何消除与传统成像技术相关的挑战,并大大提高浑水中的图像和视频质量。
位置:
加拿大纽芬兰Conception湾玫瑰城堡残骸
目标:
评估与传统视频和视频静像有关的低可见度问题是否可以通过系统硬件配置和增强的图像采集技术来解决。
系统配置:
Cathx Ocean L1000相机和激光模块在超高清静止模式、双高清和激光模式下工作。
2个A32闪光灯。
与Triton XLS23工作级ROV集成,机械安装在撬块上。
结果:
卓越的图像质量
利用脉冲频闪灯消除了运动模糊,产生了详细、高分辨率的静止图像。粒子散射减少了,总体粒径也减少了。即使在短的曝光时间内,也可以启用高达5米的光程。
缩短容器时间
图像采集时间大大缩短,节省了资源和成本。由于ROV在采集过程中不需要停止和缩放,图像可以在5米范围内被分解为亚毫米级。更重要的是,与传统的0.5节或更低的视频测量速度不同,Cathx海洋系统的运行速度高达5节——增加了10倍。
简化的马赛克建筑和兼容性
L1000相机记录额外的数据,例如时间戳或导航字符串,以便于后期处理。这些外部输入允许进行图像矫正,图像可以直接输入第三方检测软件,如EIVA。

成果及对比图:
图1.jpg

对比图1.jpg

图2.jpg

对比图2.jpg
Kraken Seavision:
unnamed2.png
Kraken Seavision®系统是一款革命性的新型水下3D激光成像系统。设计为双扫描配置,基线可调,Seavision可以生成全彩色的高分辨率3D扫描。这是由于使用三色激光系统生成全色图像的Seavision®的独特功能之一。每个单元都有一个低光水下摄像机、一个高功率LED灯和可操纵的RGB线激光器。
seavision-crop.jpg
SeaVision-ROV-Scanning.jpg


下面是上述各项产品技术指标的汇总及对比:
  
产品
  
ULS-500PRO
  
(2G Robotics)
SL3
  
(3D at Depth)
L1000
  
(Cathxocean)
Seavision
  
(Kraken)
扫描范围
1.5-20m
2-45m
最大5m
0.5-8m
视野角度
水中:50°
  
空气中:68°
水平360°,倾斜90°(30°x30°扇形区域)
H37°
  
V29°
  
D45°
65° x 50° / 80° x 50°
分辨率
0.024°
  
1.3mm/3m
  
4.5mm/10m
  
8.9mm/20m
0.025°
  
4.5mm/10m
  
8.6mm/20m
4096 x 3072,1250万像素
  
1.0mm10.0mm/5m
采样率
每秒61440个点
每秒400000个点
每秒大于60000个点
每秒300000个点
深度
4000m
3000m
4000m
操作温度
-5-35℃
-10-35℃
-5-40℃
激光等级
3B级
1级(空气中)到3B级(水中)
3B级
3R级
尺寸
摄像机:
  
294x119mm
  
激光:
  
245x88mm
415x176mm
240 x 90mm
460x113mm
重量
空气:23.1kg
  
水中:13kg
空气:26.89kg
  
水中:16.51kg
空气:3.3kg
  
水中:1.7kg
空气中:7kg
  
水中:2kg
电源
24-72VDC
24VDC
摄像机:12-24V
  
激光:7-30VDC
24VDC
消耗功率
7.5ADC时225W(包含俯仰和侧倾)
  
6ADC时150W(不包含俯仰和侧倾)
摄像机:最大15W
  
激光:最大2.5W
20W(每管)
数据传输
1Gb以太网
  
TCP/IP协议
以太网千兆局域网
  
Internal 1TB SSD
多项可选
(2)GB/ Daisy  Chain
  
(1) RS 485
实时数据处理
数据输出格式
xyz(CSV),LAS
LAS,3DC,e57
xyz, png, jpeg, mp4

回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则



联系我们

©2015-2016 haiyangquan.com, all rights reserved   苏ICP备16007702号  Powered by Discuz!