18、整合多种感测模式增强现实以理解水下场景

整合多种感测模式增强现实以理解水下场景

1. 引言

在现代技术的发展中，增强现实（AR）逐渐成为了一种重要的工具，特别是在需要对复杂环境进行实时感知和操作的场景中。水下环境因其独特的挑战，如光线穿透有限、能见度差、复杂的物理特性等，成为了增强现实技术的一个重要应用领域。为了更好地理解和操作水下环境，结合多种感测模式（如视觉和声学数据）显得尤为重要。

本章将探讨如何通过整合视觉和声学3D数据，增强对水下环境的理解，并支持远程操作任务。具体内容包括：

• 分割：从复杂背景下分离出感兴趣的物体。
• 圆柱体提取：从数据点拟合圆柱体轴线。
• 增强现实：将合成的视觉和声学数据与实际数据对齐，以辅助ROV（远程操作载具）的操作员。
• 实验结果：展示真实和合成图像的实验结果，验证所提出方法的有效性。

2. 分割

在水下环境中，图像通常受到光线衰减、悬浮颗粒和其他干扰因素的影响，导致图像质量较低。因此，从复杂背景下分离出感兴趣的物体是一个重要的预处理步骤。本章采用了一种基于边缘检测和区域生长的分割方法，具体步骤如下：

1. 边缘检测 ：使用Canny边缘检测算法识别图像中的边缘。
2. 区域生长 ：从种子点开始，逐步扩展到相邻像素，直到遇到边缘或达到设定的阈值。
3. 形态学操作 ：使用开运算和闭运算去除噪声并平滑边界。