1.  行业技术背景:

海洋中的管道在现代社会中具有极其重要的意义，其作用涵盖了多个方面，包括资源开发、能源输送、环境保护等。海洋是丰富的自然资源宝库，中国海洋油气储量丰富，国家经济发展离不开对海洋油气资源的开发利用。通过水下管道，开采的石油、天然气等资源可以被有效地输送至陆地，为国家的能源供应提供了可靠的支持。海底油气输送管道在安装焊接过程或使用期间难免会在焊接部位留下缺陷或局部腐蚀。损伤和缺陷的存在大大降低了海洋油气管道的承载能力，缩短了管线的使用寿命。为避免油气泄露破坏海洋生态环境，造成重大经济损失，需要对管线进行定期检测和维护。传统声纳探测方法测量精度较低无法满足精度要求；涡流检测技术局限于导电材料，对于非导电材质的管道则无法适用；漏磁检测不适用于非铁磁材料，误检率较高；CCTV检测技术依赖外部光源进行照明且显著的散射现象会极大地降低图像质量。而利用基于视觉的水下三维重建技术检测海底油气管线可以得到精确的三维信息，找出管线损伤并及时维护，相较于传统的检测技术，具有高精度、灵活性高、适应性强的特性。利用视觉三维重建技术可以得到丰富的信息，对水下目标检测提供可靠依据。因此研究基于视觉的水下三维重建方法，具有重要的实际应用价值。

结构光视觉检测技术是一种新型技术，近些年来得到了快速发展，而圆结构光视觉检测技术作为结构光视觉检测技术的一个重要研究方向，在管道内表面缺陷检测中得到了广泛应用。它基于光电检测技术、图像处理技术和计算机技术，通过激光三角形原理获取物体表面精确三维信息，广泛应用于物体表面三维信息获取、三维重构等工业检测领域。三维重构，就是利用三维数据将现实中的三维物体或场景在计算机中进行重建， 最终实现在计算机上模拟出真实的三维物体或场景。三维重构技术是目前图像处理领域的研究热点，属于一个多学科交叉的研究课题，其涉及到计算机图形学、计算机视觉、图像处理等多种技术，在虚拟现实、制造业、医学影像、建筑、文物保护、电影特技制作等领域具有广泛应用。自提出以来，三维重构一直受到国内外学者的潜心研究和探索，提出了许多不同的解决方案，目前已经取得了一些成就。基于圆结构光视觉检测的三维数据点利用三维重构技术对管道内壁三维形貌进行曲面重构，可以实现管道内表面三维形貌可视化，反映管道内壁的真实状况，对于减少浪费和避免事故具有十分重要的现实意义和工业价值。

2.  研究的范围和方向：

将圆结构光向管道内表面投射产生带有形状信息的明亮光条，摄像机将这些条纹拍摄下来之后经过图像处理，基于八叉树的点云精简方法和基于主成分分析的数据降维等方法进行点云数据精简处理，基于三角剖分和曲面重构等方法便可以获得管道内表面被检测部位的三维信息，并利用惯导模块提供的方向信息对点云进行进一步的优化和校正。测量过程中将对系统标定和光条纹中心线提取等步骤环节进行比对分析研究，最终成功搭载到轮式机器人上进行实时准确传递水下目标的三维成像。

3.  实验条件：

轮式机器人、线结构光投射装置、高分辨率相机等硬件系统和实验室环境等。

招募学生要求

思想政治正确，踏实认真，对本研究项目有兴趣者。

1、专业方面，要求海洋技术、机械、电子、信息、软件等技术背景，跨院组队，或具有相关专业的自学能力和兴趣；

2、保证学习上游刃有余，有时间、有精力、有兴趣、有能力、有团队协作精神。