面向水下管道检测的多模式结构光三维成像系统与多源信息融合
计算机视觉与模式识别
2026-01-15 v2
摘要
水下管道极易受到腐蚀，这不仅缩短其使用寿命，还带来显著的安全风险。与人工检测相比，水下管道检测的智能实时成像系统已成为更可靠、更实用的解决方案。在各种水下成像技术中，结构光三维成像可以恢复足够的空间细节以实现精确的缺陷表征。因此，本文开发了一种基于多源信息融合的多模式水下结构光三维成像系统（UW-SLD系统）。首先，采用快速畸变校正（FDC）方法实现高效的水下图像校正。为克服水下传感器之间外参标定的挑战，提出了一种基于因子图的参数优化方法来估计结构光传感器与声学传感器之间的变换矩阵。此外，引入了一种多模式三维成像策略以适应水下管道的几何变化。鉴于水下环境中存在众多干扰，设计了多源信息融合策略和自适应扩展卡尔曼滤波器（AEKF）以确保稳定的位姿估计和高精度测量。特别地，提出了一种基于边缘检测的ICP（ED-ICP）算法。该算法将管道边缘检测网络与增强的点云配准相整合，即使在可变运动条件下也能实现鲁棒且高保真的缺陷结构重建。在不同操作模式、速度和深度下进行了广泛实验。结果表明，所开发的系统具有优越的精度、适应性和鲁棒性，为自主水下管道检测奠定了坚实基础。
引用
@article{arxiv.2512.11354,
title = {A Multi-Mode Structured Light 3D Imaging System with Multi-Source Information Fusion for Underwater Pipeline Detection},
author = {Qinghan Hu and Haijiang Zhu and Na Sun and Lei Chen and Zhengqiang Fan and Zhiqing Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.11354},
year = {2026}
}