Foi proposta uma metodologia para obter o padrão de distribuição de polarização e as coordenadas do ponto zenital sob a água através da janela de Snell, obtendo assim as informações de atitude do veículo subaquático (ou seja, ângulo de rumo, ângulo de rolagem e ângulo de arfagem). No veículo foram instaladas uma lente olho de peixe e uma câmera polarizada, fotografando o céu sob a água para obter o padrão de distribuição do ângulo de polarização. Foi estabelecido um modelo de câmera pinhole para obter as matrizes de parâmetros internos e externos da câmera, bem como os coeficientes de distorção da lente. A correção da distorção do padrão de distribuição do ângulo de polarização foi realizada, obtendo-se a região característica do meridiano solar. As bordas da região característica foram detectadas pelo operador Canny, e o ângulo entre o meridiano solar e o eixo do veículo subaquático foi calculado pelo algoritmo de detecção de linhas de Hough, obtendo assim o ângulo de rumo. Por meio de experimentos, obteve-se a relação funcional entre diferentes ângulos de incidência da luz e o erro do ângulo de polarização, realizando uma compensação de erro para reduzir o erro de medição do ângulo de polarização causado pela alteração do estado de polarização da luz pela lente olho de peixe, melhorando assim a precisão da medição do ângulo entre o meridiano solar e o eixo do veículo subaquático. Um algoritmo de detecção de limiar de nível de cinza foi utilizado para filtrar as coordenadas do ponto zenital na imagem, calculando assim os ângulos de rolagem e arfagem do veículo, sendo a precisão do algoritmo validada por experimentos. Uma plataforma experimental simulando o ambiente subaquático foi montada, e os resultados experimentais indicam que o erro absoluto médio do ângulo de rumo é de 0,5303°. No intervalo angular de [−50°, 50°], os erros absolutos médios dos ângulos de rolagem e arfagem foram de 0,7544° e 0,6213°, respectivamente, atendendo os requisitos de precisão da navegação subaquática.

navegação subaquática; janela de Snell; distribuição de polarização; processamento de imagens