水中でスネル窓を通して偏光分布パターンと天頂点座標を取得し、そこから水中搬送体の姿勢情報（方位角、横揺れ角、ピッチ角）を得る方法を提案した。搬送体に魚眼レンズと偏光カメラを装着し、水中で空を撮影して偏光角分布パターンを取得した。ピンホールイメージングモデルを構築し、カメラの内部・外部パラメータ行列およびレンズ歪み係数を求め、偏光角分布パターンの歪み補正を行い、太陽子午線の特徴領域を得た。キャニー演算子を用いて特徴領域のエッジを検出し、ハフ変換直線検出アルゴリズムで太陽子午線と水中搬送体の軸との角度を算出して方位角を得た。実験により異なる光入射角と偏光角誤差の関数関係を得て誤差補償を行い、魚眼レンズによる入射光の偏光状態変化による偏光角測定誤差を低減し、太陽子午線と搬送体軸との角度測定精度を向上させた。グレースケールしきい値検出アルゴリズムを用いて画像中の天頂点座標を抽出し、搬送体の横揺れ角とピッチ角を計算し、実験でアルゴリズムの精度を検証した。水中環境を模擬した実験プラットフォームを構築し、実験結果は本手法による方位角の平均絶対誤差が0.5303°であることを示した。［−50°、50°］の角度範囲内で横揺れ角とピッチ角の平均絶対誤差はそれぞれ0.7544°および0.6213°であり、水中航法の精度要件を満たしている。

水中航法; スネル窓; 偏光分布; 画像処理