建造水下結構的三維模型的製作方法

2023-04-24 20:40:01

建造水下結構的三維模型的製作方法
【專利摘要】本發明披露了一種可用於掃描水下結構的方法和系統。所述方法和系統使得使用者能夠對現有的水下結構有更好的了解。例如，所述方法和系統允許建造水下結構的三維模型。聲納波被導向水下結構，並且反射的聲納波被接收。初始的3D數據點從所反射的聲納波獲得，並被設置成提供水下結構的三維圖像。水下結構的工作對準/比對模型通過初始的數據點生成。隨著新的3D聲納數據被採集，所述新的3D聲納數據與對準/比對模型對準/比對並被添加至所述對準/比對模型。
【專利說明】建造水下結構的三維模型
[0001]本申請要求申請日為2010年10月25日、發明名稱為「BHLDING A THREEDIMENTIONAL MODEL OF AN UNDERWATER STRUCTURE」 的美國臨時申請 N0.61/406，444 的優先權，並且該專利文獻在此以其全文形式被結合入本文作為引用。
【技術領域】
[0002]本發明涉及通過掃描水下結構採集聲納數據以便由所採集的信息建造現有水下結構的三維模型。
【背景技術】
[0003]有許多水下結構和其它設備，可能需要對其有更好的了解。這種更好的了解對於例如獲得水下結構的信息以便可建造水下結構的模型可能是有用的。目前檢查水下結構的方法包括利用潛水員、遠程操縱潛水器(ROV)和自主式水下航行器(AUV)進行檢查。所述建造模型的問題經常被稱為同時定位與地圖創建(SLAM)。

【發明內容】

[0004]本發明披露了可用於掃描水下結構的方法和系統，以便對水下結構有更好的了解，例如，用於建立水下結構的三維模型，所述水下結構的三維模型可用於引導水下結構的檢查、維修和操縱。
[0005]本文中的方法和系統可用於掃描任何類型的水下結構。例如，水下結構包括人造物體，例如海洋石油平臺支撐結構和支柱和油井類設備，以及自然物體例如水下山脈、並且可包括全部或部分在水下的結構。水下結構還可以包括固定和非固定的結構，例如在水下環境中可能經受漂移的結構。一般地說，水下結構表示為任何具有深度變化的任意三維結構並且可具有不同的複雜性。
[0006]當在本文中使用時，術語水下包括任何類型的水下環境，其中可能探明有水下結構並且可能需要利用本文所述的系統掃描所述水下結構，包括但不限於鹹水地點例如海和洋以及淡水地點。
[0007]在一個實施例中，建造水下結構的三維模型的方法包括將聲波聲納波引向水下結構，和接收來自將聲波聲納波引向水下結構的響應。聲波聲納被設置為基於三維圖像的聲納，其中某一頻率的脈衝為接收器提供數據以便生成三維圖像。也就是說，數據點由響應獲得，並且數據點被設置成提供水下結構的三維圖像。根據從所獲得的數據點生成水下結構的對準(比對)模型。另一聲波聲納波被引向水下結構並接收到另一個響應，所述另外的聲波聲納波也是基於三維圖像的聲納波。從另外的響應獲得新的數據點，並且新的數據點被設置成提供水下結構的三維圖像。所獲得的新的數據點的樣本與對準(比對)模型對準(比對)，並利用所述新的數據點建造水下結構的三維模型。
[0008]在一個實施例中，希望具有聲納傳感器系統，所述聲納傳感器系統可以在水下航行器上執行所述模型建造方法。水下航行器是例如但不限於自主式水下航行器(AUV)和遠程操縱水下航行器(ROV)中的一種。當在本文中使用時，ROV是被線纜栓系至主機(主航行器)例如水面船隻的遠程操縱水下航行器。ROV是無人的並由主機(主航行器)上的操縱員操作。系纜可在主機和ROV之間來回傳送例如電力(取代或補充自含式系統上的電池電源)、視頻和數據信號。當在本文中使用時，AUV是無人駕駛(操縱)的並且不被栓系至主航行器(vessel)的自主式水下航行器。
[0009]關於聲納系統，在一個實施例中，所述用於建造水下結構的三維模型的系統包括水下航行器上的傳感器。所述傳感器被設置成引導聲波聲納波朝向水下結構。所反射的聲波聲納波被處理成三維(3D)圖像。數據存儲器被設置在水下航行器上，被設置成接收來自傳感器的3D圖像。
[0010]數據處理器也存在於水下航行器上。數據處理器被設置成獲得來自數據存儲器的傳感器數據點，所述數據點被設置成提供水下結構的三維圖像。所述處理器被設置成由所獲得的數據點生成水下結構的對準(比對)模型。
[0011]當通過傳感器獲得新的聲納數據時，數據存儲器可以從傳感器接收水下結構的3D圖像，所述處理器被設置成從數據存儲器獲得新的3D圖像數據點。所述處理器被設置成將所獲得的新的數據點與對準(比對)模型對準(比對)，並將對準(比對)的數據點添加到對準(比對)模型。在完成該過程時，對準(比對)模型表示水下結構的三維模型。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1示出用於建造水下結構的三維模型的方法的一個實施例的流程圖。
[0013]圖2示出用於處理聲納數據和位置方向信息以便建造水下結構的三維模型的一個實施例的流程圖。
[0014]圖3示出將來自聲納響應的信息與水下結構物的對準(比對)模型(AlignmentModel)進行比較的一個實施例的流程圖，其可被應用於圖1所示的方法。
[0015]圖4示出從聲納響應獲得的信息的過濾過程的流程圖，其可被應用於圖1所示的方法。
[0016]圖5示出了用於建造水下結構的三維模型的系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0017]圖1示出了用於建造現有水下結構的三維模型的方法10的一個實施例的流程圖。一般，所述方法通過利用水下航行器的慣性導航能力連同基於特徵的傳感器例如聲納成像傳感器和生成水下結構的對準(比對)模型或工作模型的處理器來實施。將新獲得的聲納數據與對準(比對)模型對準(比對)。當獲得新數據時更新和參考工作模型，從而建造水下結構的三維模型。在許多情況，模型建造可以在水下航行器上並實時進行。例如，可以在約一秒或更短的時間內完成發送3D聲納脈衝、從其接收數據、過濾數據、並將其與在先模型對準(比對)的過程。
[0018]方法10包括引導聲波聲納波朝向水下結構。在引導聲波聲納波後，在步驟12接收通過引導聲波聲納波朝向水下結構的響應。例如，在步驟12，聲納波從所述結構被反射並被接收。應當理解，所接收到的聲波聲納波由聲納處理成三維圖像，即聲納是三維(3D)成像聲納。3D成像聲納可以是任何3D聲納，由單個傳送的聲納脈衝或聲納脈衝信號的反射的聲納信號形成3D圖像。合適的3D聲納的一個示例是從CodaOctopus Products可購得的CodaOctopus Echoscope。應當理解,3D聲納可被調整並被設置成指向水下結構，以便它可向水下結構發送聲納脈衝並可被定向成相對於縱向(垂直方向)成不同的希望的角度和不同的視角並距離水下結構有(不同的希望的)距離。
[0019]應當理解，慣性導航系統是已知的，並且用於確定水下航行器的位置、方向和速率(例如，運動的方向和速度)。慣性導航系統可包括都卜勒速度計程儀(DVL)單元，所述都卜勒速度計程儀(DVL)單元面向下用於確定速率，但應當理解，慣性導航系統可以是可確定位置、方向和速率(例如，運動的方向和速度)的任何系統。合適的慣性導航系統的一個示例是可從 Kearfott Corporation 購得的 SEA DeVil ?
[0020]一旦通過三維成像聲納接收到響應，在步驟14獲得數據點，其被設置成提供水下結構的三維圖像。隨後在步驟16數據點被用於生成工作對準(比對)模型，所述模型會被用於作為水下結構的在先存在的3D模型與隨後的3D圖像對準(比對)。在步驟18通過重複步驟12和14採集其它聲納數據，並且在步驟20將獲得的新的3D數據點進行對準(比對)並在步驟22添加至對準(比對)模型。
[0021]關於對準(比對)步驟20，在一個實施例中，其它的3D聲納數據與對準(比對)模型進行對準(比對)。在對準(比對)期間，採用將數據與對準(比對)模型匹配(擬合)的迭代過程。在一些實施例中，該迭代過程是基於來自多個3D聲納脈衝的數據的。通過將新的數據與對準(比對)模型進行對準(比對)並將所對準(比對)的數據添加至對準(比對)模型，在步驟22建造水下結構的三維模型。由於對準(比對)模型是三維水下結構的工作模型，用新進入(接收到)的聲納數據建造的模型被用於更新對準(比對)模型，因此它可用於對準(比對)其它採集的數據。
[0022]圖2是用於處理聲納數據和位置方向(姿態)信息以便建造水下結構的三維模型的一個實施例的流程圖。聲納數據100通過合適的傳感器被取回，針對每個傳送的聲納脈衝(或聲納脈衝信號)產生3D圖 像，也被稱為點雲110，所述點雲被發送到對準(比對)框140。在初始階段，對準(比對)模型(Alignment Model)是空的，因此所採集的初始聲納數據用於產生初始的對準(比對)模型。隨著其它的聲納數據被採集，利用迭代過程在框140與對準(比對)模型144對準(比對)，這將結合圖3和圖4進一步進行描述。應當理解，對準(比對)框140從環路閉合300獲得初始的姿態估計。
[0023]隨著其它的聲納數據被採集，點雲110在框140與對準(比對)模型144對準(比對)並在框152通過由對準(比對)框140計算的優化的姿態進行轉換。轉換框152可能與圖3所示的相同(下文中進一步描述)。應當理解，轉換框152利用優化的姿態來轉換聲納點以便它們與對準(比對)模型144對準(比對)，並且圖2和圖3中的框152可能具有不同的姿態輸入，但是所述框的功能是相同的。在框152轉換的點雲還可被存儲在點雲檔案320中，所述點雲檔案320是數據存儲器。在對準(比對)期間，框140、152和144表示迭代循環過程(參見圖3和圖4)，將新的數據與對準(比對)模型144對準(比對)並匹配(擬合)。
[0024]環路閉合300針對每個進入的聲納點雲110從過濾器312接收估計的姿態，通過參照對準(比對)模型114，需要環路閉合框302確定在該估計姿態的三維圖像是否可提供還未在單個三維圖像中感測到的對準(比對)模型的兩個部分的數據。如果需要環路閉合框302確定不是這種情況，估計的姿態被傳遞到對準(比對)框140。如果需要環路閉合框302確定3D圖像可能提供對準(比對)模型的兩個現有部分的數據，模型特徵提取框304從對準(比對)模型144的兩個現有部分提取有區別的特徵。匹配框306隨後匹配這些特徵並計算所要求的姿態校正以便使兩個部分對準。正確的姿態框308查看該姿態校正是否高於閥值，如果沒有，發送姿態估計到對準(比對)框140。如果姿態校正高於閥值，正確的姿態框308識別需要被調整的模型的部分以便使兩個現有模型部分實現對準，估計會使它們實現對準的姿態調整，並發送該信息到重建模型部分310，所述重建模型部分利用來自正確的姿態框308的校正的姿態和來自點雲檔案320的點雲重新計算需要被調整的模型的部分。正確的姿態框308隨後將調整的估計的姿態傳送至對準(比對)框140，所述對準(比對)框140將新的3D圖像與新調整的對準(比對)模型進行對準(比對)。應當理解，環路閉合300的模型特徵提取框304和匹配框306可以是基於圖3所示的對準(比對)框140的。
[0025]如圖所示，過濾器312例如從導航系統如慣性導航系統接收位置和方向估計以及從對準(比對)框140接收優化的姿態。過濾器312保持航行器狀態(框)316(姿態及其派生物)的估計並利用這些在聲納產生3D圖像時在框318預測聲納100傳感器姿態。更新框314融合來自導航(nav)和來自對準(比對)框140的姿態估計以便更新狀態316。應當理解，過濾器312的一種可行的實施例是眾所周知的Kalman過濾器。
[0026]關於從過濾器312到環路閉合300的箭頭引導，應當理解，因為對於所建造模型進行對準(比對)，在每次對準(比對)中的誤差可能趨向於隨時間而積累，這可能在對準(比對)模型中造成顯著的誤差。環路閉合是這樣的一過程，當先前看到過的區域被觀察到時進行確認，並利用交替的對準(比對)過程來減小該誤差。利用由預測姿態框318計算的姿態，以確定是否是合適的時間來應用環路閉合過程。
[0027]在生成對準(比對)模型144及其隨後用於建造水下結構的三維模型中，應當理解，來自3D聲納的多個聲納脈衝被採集。來自這些聲納脈衝的信息被轉成與對準(比對)模型對準(比對)的多個新數據點的樣本。應當理解，新的數據點和每個樣本可表示由3D聲納檢查的區域的不同的視角。還應當理解，所述樣本可以在大多數區域顯著重疊，從而在對準(比對)模型中的3D數據中存在顯著的冗餘。所述多個和冗餘採樣以及重疊視角的樣本可幫助提高所建造模型的信心和可行性。
對準(比對)和匹配(擬合)過程的細節
[0028]進一步關於對準(比對)過程的細節，圖3和圖4示出了將來自聲納響應的信息與對準(比對)模型對準(比對)的一個實施例的流程圖。一般，在所示的實施例中，所獲得的新數據點的樣本與對準(比對)模型進行對準(比對)。如圖所示，對準(比對)的步驟包括根據數據點的多個樣本重複進行匹配(擬合)過程的迭代方法，這將在下文中進一步描述，並且其中匹配(擬合)過程包括調整所採樣的數據點以便與三維水下結構的對準(比對)模型匹配。一般，對準(比對)和匹配(擬合)過程包括估計聲納的姿態以便將新的數據與儲存在模型中的先前數據比對(對準)。
[0029]關於圖3的細節，來自3D聲納的響應提供用於進行對準(比對)過程的點雲110。點雲Iio包括數據點,所述數據點表示水下結構的3D圖像。由於已知在3D聲納點雲中出現通常較高水平的噪聲和可能的無用(非有用)信息，在一些情況在進行比對(對準)之前在142過濾所述數據點。
[0030]圖4示出了過濾過程142的一個實施例的流程圖，其可被包括作為圖1所示獲得數據點的步驟14的一部分。過濾過程142包括過濾通過引導聲波聲納波朝向水下結構而接收到的響應，以便獲得在比對(對準)過程中可用的數據點。來自聲納點雲110的數據通過一系列數據處理和過濾步驟被輸入，得到過濾後的點雲160。在所示的實施例中，點雲110被輸入強度閥值過濾器162。一般，過濾過程142對點雲110進行形態運算。例如，進行每個距離單元的形態學腐蝕164，並隨後組合相鄰的距離單元166。框164和166表示由過濾過程142所用的某些形態運算的非限制性的示例。隨後，在獲得已過濾的點雲160之前進行非最大抑制(非極大值抑制)168。在框168中，過濾過程142可進行波束寬度減小/補償處理。
[0031]仍參見圖3，已過濾的點雲160進行至處理環路(循環)144。在一個實施例中，處理環路(循環)144是RANSAC環路，即隨機抽樣一致性，是從包含「離群值(外點)」的一組觀察到的數據估計數學模型的參數的迭代方法。例如，就生成具有某一機率的合理結果而言環路(循環)144表示非確定性算法，並且其中機率可隨更多迭代的進行而增加。在這種情況，數學模型的參數是相對於水下結構的在先存在的模型的3D聲納傳感器的位置和方向(姿態)，並且所觀察到的數據是來自聲納的3D點。基本假定是所觀察到的數據由「內點」組成，即，可由具有某些姿態參數的數學模型解釋的數據，而「離群值(外點)」是不能因此而解釋的數據。由於在先存在的三維模型在本文所述的方法中是可用的，所述迭代過程(給定一小組內點)可用於通過計算數據(即3D聲納數據點)與它們相應的最接近模型點最佳匹配(擬合)的姿態來估計姿態的參數。
[0032]如圖3所示，環路(循環)144是RANSAC環路(循環)，包括處理功能轉換152、隨機抽樣154和匹配(擬合)156。在轉換152部分，點雲轉化到由初始姿態130規定的坐標系，使它們與在先存在的三維模型近似對準。
[0033]如圖3中還示出的，初始姿態130被輸入轉換152部分。在一些情況，初始姿態130表示水下航行器的慣性導航系統的位置和方向。在隨後的迭代中，初始姿態可以是來自於已進行的第一次或任何在先的對準(比對)的更新知識的結果，同時經過圖3所示的過程。應當理解，在先的對準(比對)可根據其它測量結果例如慣性速度或加速度和來自水下航行器的慣性導航系統的其它輸入進行適當調整。
[0034]關於可用的在先存在的3D模型，也被稱作對準(比對)模型，所述在先存在的3D模型被輸入至框146、156和150，並將在下文進一步描述。
[0035]在環路(循環)144的隨機抽樣154部分，獲得來自點雲的點的樣本，以便進一步處理並與在先存在的三維模型進行比較。環路(循環)144的匹配(擬合)156部分是調整來自隨機抽樣154所抽樣的點以便與在先存在的三維模型對齊的地方。也就是說，3D聲納數據例如數據點的採集位置(姿態)嚴格地被調整以便使所述點與在先存在的三維模型對準。在匹配(擬合)156部分，數據點可經過一個或更多個最接近點計算以便確定模型上的最接近點。數據點和針對每個數據點的模型上的最接近點用於計算對初始姿態130的校正，使數據點和針對每個數據點的模型上的最接近點最佳對準。
[0036]如上所述，對準過程是迭代方法，以確定對初始姿態130的校正，使儘可能多的3D聲納數據的點(內點)與在先存在的三維模型對準(比對)。在一些實施例中，這由來自3D聲納的單個聲納脈衝或檢測實現，例如來自單個聲波聲納脈衝的數據點，數據點樣本從其獲取。還應當理解，如果需要可採用3D聲納的多個聲納脈衝。
[0037]因此，應當理解，功能轉換152、隨機抽樣154、和匹配(擬合)156被設置成環路(循環)144，所述環路(循環)如果需要可以是重複的144a，以便對在這些迭代中找到的3D聲納數據與在先存在的三維模型的最佳對準是真正的最佳可能的對準增強信心。在許多實施例中對準步驟包括根據數據點的多個樣本或來自多個聲波聲納脈衝的數據點重複進行匹配(擬合)過程，其中所述匹配(擬合)過程包括調整所採樣的數據點以便與水下結構的在先存在的三維模型對準(比對)。應當理解，在適當的情況，通過環路(循環)144a的數據點的多個樣本或來自多個聲波聲納脈衝的數據點可通常具有重疊的數據點，其中所述重疊可進一步幫助提高找到數據點與模型的最佳可能對準的可能性(概率)。
[0038]也就是說，利用數據點的子樣本進行匹配(擬合)。匹配(擬合)使用這些點來估計(判斷)相對於模型的傳感器的姿態。該估計的轉換適用於所有數據點。轉換後的點隨後與在先存在的模型進行比較以確定數據匹配的有多好。
[0039]還應當理解，合適的迭代的數量和用於進行對準和匹配(擬合)的重疊量可取決於若干因素的平衡。一些因素可包括但不限於例如所採用的處理功率量、用於採集數據所花費的時間、所採集的數據和對準(比對)模型的可靠性、水下航行器如何運動、和水下結構的複雜性。當採用多於一個的3D聲納脈衝(信號)時，其它因素例如3D聲納的聲納脈衝率、隨時間初始姿態130誤差的可能增長、和模型的準確性可在確定需要多少對準過程的迭代時被考慮。
[0040]在匹配(擬合)了數據點的多個隨機樣本後，可獲得多個解決方案。圖3示出了由誤差要求解決方案146和找出最佳解決方案148。由環路(循環)144a提供的解決方案被要求(例如在146)，以便可獲得最佳解決方案(例如在148)。一旦獲得最佳解決方案，對該解決方案的每個內點的在先存在的3D模型上的最接近點被確定，並且在用內點匹配/擬合(Fitw/Inliers) 150計算對使這些內點與最接近點最佳對準的初始姿態的校正。更新後的姿態例如被發送回水下航行器的慣性導航系統。
豐吳型建造系統
[0041]應當理解，本文中的建造水下結構的三維模型的方法可提供於在水下航行器上的自主系統中。在一些實施例中，水下航行器是具有適當的處理能力以便實時建造模型的自主式水下航行器(AUV)。不過，應當理解，所述系統可以全部或部分在其它航行器上，例如ROV或載人的海船上。
[0042]在一個實施例，所述系統包括3D聲納傳感器和慣性導航系統，連同適當的處理能力來進行水下結構的模型建造。
[0043]圖5示出了用於建造水下結構的三維模型的系統200的一個實施例的示意圖。在適當的情況，所述系統200在水下航行器上並是水下航行器的一部分並具有實時處理能力，例如在約I秒並有時在更短的時間內。
[0044]在所示的實施例中，3D成像聲納傳感器210可將來自3D聲納脈衝的響應電傳送至數據存儲器220。傳感器210被設置成引導聲波聲納波朝向水下結構，並將從水下結構反射的聲波聲納波處理成所述結構的三維圖像。數據存儲器220被設置成接收來自傳感器的響應。[0045]數據處理器230被設置成從數據存儲器220獲得數據點。數據處理器230可以是例如任何合適的處理單元。數據點被設置成提供水下結構的三維圖像。
[0046]處理器230被設置成根據所獲得的數據點生成水下結構的對準(比對)模型(例如，對準/比對模型144)。當通過傳感器210採集到其它的聲納數據時，該數據與對準(比對)模型對準(比對)以便建造水下結構的三維模型。
[0047]例如，處理器230被設置成在其它的基於三維圖像的聲納通過傳感器被採集後從數據存儲器獲得新的數據點。與初始的數據點一樣，新的數據點被設置成提供水下結構的三維圖像。處理器230被設置成將所獲得的新的數據點的樣本與對準(比對)模型對準(比對)並利用所述的對準(比對)技術以便用新的數據點建造水下結構的三維模型。
[0048]應當理解，對於水下結構所獲得的信息可用於更新航行器導航系統240，所述航行器導航系統240例如是慣性導航系統。應當理解，系統200的部件可以通過水下航行器提供動力(供電)。
[0049]上文所述的方法和系統可用於根據3D聲納掃描建造現有水下結構的三維模型。所述應用可包括但不限於商用和軍用的海底結構檢查和維修、港口檢查和水雷探測和/或對抗。在一個實施例中，來自3D聲納掃描的數據被採集，來自慣性導航的數據被採集，並且所述數據被記錄和處理以便生成所掃描的水下結構的三維圖像或對準(比對)模型。所述對準(比對)模型是水下結構的工作三維模型，其它的3D圖像數據可以與之對準(比對)以便變化檢測。數據的採集、記錄和處理可利用在水下航行器上的數據處理電子器件進行，具有實時處理能力。
[0050]當檢查水下結構的損壞、變形時，本文所述的所述用於模型建造的方法和系統可以是可用的。上文所述的方法和系統可用於例如水下航行器遠離海底的情況(例如超過1000米)，以至於其它導航工具例如DVL不可用的情況。應當理解，不需要其它基於特徵的傳感器，並且相對於非固定的水下結構的導航利用本文所述的方法和系統也是可行的。3D聲納的使用能掃描複雜的3D結構以便提供姿態的完全六自由度。
[0051]本申請中所披露的示例在所有方面應被視為是說明性的而非限制性的。本發明的保護範圍由所附權利要求書表示而非由前述的說明書限定；並且在權利要求的等同的含義和範圍內的所有變化旨在包含在本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種建造水下結構的三維模型的方法，包括: 引導聲波聲納波朝向水下結構； 接收從水下結構反射的聲波聲納波； 通過從水下結構反射的聲波聲納波獲得3D數據點，所述3D數據點被設置成提供水下結構的三維圖像； 從所獲得的數據點生成水下結構的對準模型； 引導另一聲波聲納波朝向水下結構並接收從水下結構反射的另一聲波聲納波，所述另一聲波聲納波被設置成被處理成水下結構的三維圖像； 從所接收到的另一響應獲得新的3D數據點，所述新的數據點被設置成提供水下結構的三維圖像； 將所獲得的新的數據點的樣本與對準模型對準；和 通過新的數據點建造水下結構的三維模型。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述水下結構是非固定的。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述水下航行器是自主式水下航行器或遠程操縱潛水器中的一種。
4.根據權利要求1所述的方法，其中獲得數據點和獲得新的數據點的步驟包括過濾通過引導聲波聲納波朝向水 下結構所接收到的響應。
5.根據權利要求1所述的方法，其中對準步驟包括對來自多個聲波聲納脈衝的數據點重複進行匹配過程，所述匹配過程包括調整所採樣的新的數據點以便與所生成的對準模型匹配。
6.根據權利要求5所述的方法，其中來自多個聲波聲納脈衝的數據點具有重疊的數據點。
7.根據權利要求1所述的方法，其中生成對準模型的步驟還包括環路閉合處理水下結構的至少第一次通過；所述環路閉合被設置成設定使誤差傳播最小化的初始參照。
8.根據權利要求1所述的方法，其中建造三維模型的步驟包括將新數據點的多個樣本與對準模型進行比對。
9.根據權利要求8所述的方法，其中每個樣本表示由基於三維圖像的聲納波檢查的區域的不同視角。
10.根據權利要求8所述的方法，其中所述樣本包括由聲波聲納波檢查的區域的一些重疊，所述聲波聲納波被設置成被處理成三維圖像。
11.一個用於建造水下結構的三維模型的系統，包括: 在水下航行器上的傳感器，所述傳感器被設置成引導聲波聲納波朝向水下結構，所反射的聲波聲納波被設置成被處理成水下結構的三維(3D)圖像； 在水下航行器上的數據存儲器，被設置成接收來自傳感器的響應；和 在水下航行器上的數據處理器； 所述數據處理器被設置成從所述數據存儲器獲得3D數據點，所述數據點被設置成提供水下結構的三維圖像； 所述數據處理器被設置成從所獲得的數據點生成水下結構的對準模型； 所述數據處理器被設置成在其它的3D聲納被傳感器採集後從所述數據存儲器獲得新的數據點，所述新的數據點被設置成提供水下結構的三維圖像；和 所述數據處理器被設置成將所獲得的新的數據點的樣本與對準模型進行比對，並用新的數據點建造水下結構的三維模型。
【文檔編號】G01S15/89GK103534608SQ201180051192
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2011年10月25日 優先權日:2010年10月25日
【發明者】C·H·德布倫納, A·K·費廷格爾, C·L·貝克 申請人:洛克希德馬丁公司