研究目的
探索利用结构光实现水下环境中物体的高分辨率三维成像，通过改进格雷码相位步进法使其能够抵抗水中光散射和衰减导致的对比度下降。
研究成果
采用逆格雷码的自适应结构光方法显著提高了浑浊水中的分割鲁棒性，减少了误分割像素，并实现了深度精度为1.4毫米至6.4毫米的高分辨率三维成像。这有助于水下检测和操作等任务的潜在自动化，不过性能会受到水的浑浊度影响。
研究不足
传感器的探测范围受限于水的衰减长度，且由于信噪比降低，深度精度会随浊度增加而下降。当前配置采用USB 3.0摄像头，电缆长度限制为10米，可通过更换硬件进行扩展。若采用固定基线，可缩小外壳尺寸。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用结合格雷码与相位步进的结构光方法进行深度估计。通过投射二进制图案（格雷码）和相移正弦图案来提高分辨率。该方法采用逆格雷码进行定制，以增强浑浊水中的鲁棒性。
2：样本选择与数据来源：
实验在受控水族箱和8米×4米水池中进行。为测试浊度，将带有微小结构的平板物体置于1.1米距离处；水池中则对3D打印的鱼尾手柄进行成像。
3：1米距离处；水池中则对3D打印的鱼尾手柄进行成像。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：包括DMD投影仪（DLP LightCrafter 4500）、机器视觉相机（IDS UI-3160CP）、带窗口的水下防护罩、浊度测量装置，以及用于调节水浊度的棕色粘土等材料。
4：0）、机器视觉相机（IDS UI-3160CP）、带窗口的水下防护罩、浊度测量装置，以及用于调节水浊度的棕色粘土等材料。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：传感器向场景投射图案，相机捕获图像后，通过算法处理相位步进和格雷码分割。通过向水中添加粘土改变浊度，并进行重复测量以评估分割精度与深度精度。
5：数据分析方法：
深度精度通过重复测量的标准差估算。分割误差通过与非浊水中的参考值对比计数。利用三角测量程序根据相位估计计算深度。
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Machine vision camera
UI-3160CP
IDS
Captures images of the projected patterns for depth estimation
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LightCrafter RGB projector
DLP LightCrafter 4500
Texas Instruments
Projects structured light patterns for 3D imaging
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Underwater housing
Encapsulates the camera and projector for underwater use
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Turbidity measurement device
Measures attenuation length of water to determine turbidity
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