CN108012076A - 一种水下图像采集方法和设备 - Google Patents

Abstract

本公开实施例提供一种水下图像采集设备和应用于所述水下图像采集设备的方法，所述图像采集设备包括：处理器、摄像头、水深感测单元；所述摄像头、水深感测单元分别与处理器通讯连接；所述摄像头，用于拍摄获得图像数据；所述水深感测单元用于检测设备所处位置的水深，获得深度值；所述处理器用于将图像数据和深度值结合，形成一个图像文件。本公开实施例通过处理器将深度值和图像数据结合形成图像文件，打开或访问该图像文件时可以通过预设的程序逻辑读取到该深度值。从而按深度值对某一潜水地点进行记录、浏览以及进一步的学习和研究。

Description

一种水下图像采集方法和设备

技术领域

本公开实施例涉及领域，尤其涉及一种水下图像采集方法和设备

背景技术

目前市面上有提供拍照、录像等功能的相机，部份相机为适合户外运动的需要，对于照相机的壳体增加防水功能，形成防水壳体，以便在下雨、潜水时拍照使用。但是现有技术中的拍照设备拍摄获得的照片通常只能按照时间等信息顺序浏览，不便于对某一潜水地点进行浏览、学习和研究。

发明内容

本公开实施例提供一种水下图像采集方法和设备，用于提供一种按照潜水地点进行浏览和学习图片的方法和设备。

第一方面，本公开提供一种水下图像采集设备包括：处理器、摄像头、水深感测单元；

所述摄像头、水深感测单元分别与处理器通讯连接；

所述摄像头，用于拍摄获得图像数据；

所述水深感测单元，用于检测设备所处位置的水深，获得深度值；

所述处理器用于，将图像数据和深度值结合，形成一个图像文件。

第二方面，本公开提供一种水下图像采集方法，应用于水下图像采集设备，所述采集水下图像的方法包括：

拍摄获得图像数据；

检测设备所处位置的水深，获得深度值；

将图像数据和深度值结合，形成一个图像文件。

现有技术中提供拍照、录像等功能的相机，并且照相机的壳体增加防水功能，形成防水壳体，可以用于水下拍摄，现有技术中的拍照设备拍摄获得的照片通常只能按照时间等信息顺序浏览，不便于对某一潜水地点进行浏览、学习和研究。本公开实施例中提供的水下图案采集设备通过水深感测单元测定深度值，通过摄像头采集图像数据，通过处理器将深度值和图像数据结合形成图像文件，打开或访问该图像文件时可以通过预设的程序逻辑读取到该深度值。从而按深度值对某一潜水地点进行记录、浏览以及进一步的学习和研究。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开一实施例中提供的水下图像采集设备的结构示意图；

图2为本公开一实施例中执行的水下图像采集方法示意图；

图3为本公开另一实施例中执行的水下图像采集方法示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

请参阅图1，本实施例提供一种水下图像采集设备，包括：处理器、摄像头、水深感测单元；处理器连接摄像头和水深感测单元；

所述摄像头、水深感测单元分别与处理器通讯连接；

所述摄像头，用于拍摄获得图像数据；

所述水深感测单元用于检测设备所处位置的水深，获得深度值；

所述处理器用于将图像数据和深度值结合，形成一个图像文件。图1所述的水下图像采集设备具体包括：处理器、摄像头、水深感测单元。

上述处理器、摄像头、水深感测单元布置于提供结构支撑及保护的机身中。机身可变化以满足特定使用的要求及式样考虑。机身的各个部分之间的连接处进行密封处理，例如设置密封胶、密封条和/或密封圈等。

摄像头至少具有取像透镜，图像传感器，取像透镜对准图像传感器。来自当前环境的光沿着光径传播通过取像透镜且照在图像传感器上，从而产生模拟图像数据。所使用的图像传感器类型可变化，例如图像传感器为固态图像传感器。举例来说，图像传感器可为电荷耦合装置(CCD)、CMOS传感器(CMOS)或电荷注入装置(CID)。

典型图像传感器附有充当时钟驱动器(在本文中也被称为时序产生器)、模拟信号处理器(ASP)及模/数转换器/放大器(A/D转换器)的分离的组件。这些组件常常连同图像传感器被并入到单个单元中。举例来说，允许将这些组件集成到同一半导体裸片上来制造CMOS图像传感器。

摄像头通常用三个或三个以上彩色通道来捕获图像。来自图像传感器的每一像素的电信号与到达所述像素的光的强度及允许所述像素积聚或积分来自入射光的信号的时间长度两者有关。

摄像头任选地包括闪光单元，闪光单元具有电子控制型闪光灯例如，氙闪光管或LED。通常，当使用摄像头捕获静态图像时，将仅使用闪光单元。可任选地提供闪光传感器,其在存档图像捕获期间响应于从场景所感测的光而输出信号，或在存档图像捕获之前经由预闪光而输出信号。在通过专用闪光控制件来控制闪光单元的输出时使用闪光传感器信号，或依据控制单元而使用闪光传感器信号。或者，闪光输出可基于其它信息(例如，聚焦距离)而固定或变化。可将闪光传感器及亮度传感器的功能组合于捕获单元及控制单元的单个组件或逻辑功能中。

图像传感器接收场景的图像(如通过取像透镜提供)且将所述图像转换为模拟图像数据，通过模拟信号处理器及A/D转换器将来自图像传感器的初始电子图像放大且从模拟转数字地转换为数字图像数据。数字图像数据通过数据线传输至处理器，处理器将数字图像数据存储于系统存储器或可卸除式存储卡中。“存储器”指代提供于半导体存储器或磁性存储器或类似装置中的物理存储器的一个或一个以上合适大小的逻辑单元。

水深感测单元用于测定水底点至水面的高度和点的平面位置的深度。所述水底点指的是机身所处位置。机身所在位置约等于拍摄目标所在位置。

处理器连接摄像头和水深感测单元；所述处理器与摄像头之间可以通过排线连接。在工作状态，处理器接收摄像头采集的图像数据。图像数据来自图像传感器的每一像素的电信号。处理器与水深感测单元连接，在工作状态，处理器接收水深感测单元的数字信号，所述数字信号指示深度值。可以理解处理器接收的是水深感测单元发送的数字信号，该数字信号也称为原码，处理器根据预存的原码与原码值二维关系表，查表获得原码对应的原码值。所述原码值即水的深度值。

在上述实施例中，所述处理器用于将图像数据和深度值结合，形成一个图像文件。图像文件可以是自定义的图像格式文件，也可以是在现有的图像格式文件中记录深度值。打开或访问该图像文件时可以通过预设的程序逻辑读取到该深度值。需要说明的时本文中的图像文件包括图像或视频的形式。

现有技术中提供拍照、录像等功能的相机，并且照相机的壳体增加防水功能，形成防水壳体，可以用于水下拍摄，现有技术中的拍照设备拍摄获得的照片通常只能按照时间等信息顺序浏览，不便于对某一潜水地点进行浏览、学习和研究。本公开实施例中提供的水下图案采集设备通过水深感测单元测定深度值，通过摄像头采集图像数据，通过处理器将深度值和图像数据结合形成图像文件，打开或访问该图像文件时可以通过预设的程序逻辑读取到该深度值。从而按深度值对某一潜水地点进行记录、浏览以及进一步的学习和研究。例如在垂钓领域，可以利用利用深度值试图解读不同的鱼群生活在什么水位深度，从而了解鱼的生活习性。

在上述实施例中，可选的，所述处理器具体用于将图像数据按Exif图像文件格式存储，并以预设的格式将深度值存储于文件头。Exif(Exchangeable Image File的缩写，意为：可交换图像文件)文件格式与JPEG(Joint Photographic Experts Group的缩写，这里指其制定的图像压缩标准所产生的图像文件格式)文件格式相同。Exif按照JPEG的规格在JPEG中插入一些图像/数字相机的信息数据以及缩略图像。于是用户能通过与JPEG兼容的互联网浏览器/图片浏览器/图像处理等一些软件来查看Exif格式的图像文件，就跟浏览通常的JPEG图像文件一样。Exif使用APP1(0xFFE1)标记数据域的的开始位置，上述将深度值存储于文件头指的是将深度值存储于APP1(0xFFE1)标记的数据域。例如以用户自定义的十六进制标签号0x0x9104标识深度值的开始位置。可以理解的是Exif图像的文件头还可以包括拍摄时的光圈、快门、白平衡、ISO、焦距、日期时间等各种和拍摄条件，以及相机品牌、型号、色彩编码、拍摄时录制的声音以及GPS全球定位系统数据、缩略图等形成的数据。

在一个可选实施例中，所述水深感测单元为气压计，气压计通过模数转换单元(ADC)与处理器连接。例如在一个具体实施例中，采用高精度水压传感器MS5540C测量水深，MS5540C是SMD(Surface Mounted Devices的缩写，意为表面贴装器件)混合器件，包括高精度压阻式压力传感器和ADC接口IC。压阻式压力传感器又称扩散硅压力传感器。可以理解的是，根据测量环境的温度、压力值范围的不同，还可以采用其他规格的水压传感器。MS5540C中的压阻式压力传感器感测外部水压，当水压的变化是对应的电流也随之变化，MS5540C中的ADC模块将电流的模拟信号转为数字信号。ADC接口连接所述处理器，从而处理器获得水压的数字信号。ADC接口与处理器之间可以采用I²C或串口通信。

在一个具体实施例中，水下图案采集设备中的处理器接收摄像头采集的图像数据。图像数据来自图像传感器的每一像素的电信号。处理器与水深感测单元连接，在工作状态，处理器通过I²C总线接收水深感测单元的数字信号，所述数字信号指示深度值的原码。处理器根据预存的原码与原码值二维关系表，查表获得原码对应的原码值。所述原码值即水的深度值。处理器将图像数据存入Exif文件的JPEG标记之后，并将深度值存入APP1(0xFFE1)标记的数据域中以十六进制标签号0x0x9104标识的位置。

在上述实施例中，所述处理器、摄像头、水深感测单元布置于提供结构支撑及保护的机身中。机身可变化以满足特定使用的要求及式样考虑。机身的各个部分之间的连接处进行密封处理，例如设置密封胶、密封条和/或密封圈等。

在上述实施例中，摄像头至少具有取像透镜，图像传感器，取像透镜对准图像传感器。来自当前环境的光沿着光径传播通过取像透镜且照在图像传感器上，从而产生模拟图像数据。所使用的图像传感器类型可变化，例如图像传感器为固态图像传感器。举例来说，图像传感器可为电荷耦合装置(CCD)、CMOS传感器(CMOS)或电荷注入装置(CID)。

在上述实施例中，采用高精度水压传感器MS5540C测量水深。MS5540C是SMD混合器件，包括高精度压阻式压力传感器和ADC接口IC。压阻式压力传感器又称扩散硅压力传感器。可以理解的是，根据测量环境的温度、压力值范围的不同，还可以采用其他规格的水压传感器。MS5540C中的压阻式压力传感器感测外部水压，当水压的变化是对应的电流也随之变化，MS5540C中的ADC模块将电流的模拟信号转为数字信号。ADC接口连接所述处理器，从而处理器获得水压的数字信号。ADC接口与处理器之间可以采用I²C或串口通信。

在一个上述实施例中，可选的还包括导航装置，所述导航装置用于接收导航指令，根据导航指令控制水下图像采集装置的运动方向。导航装置包括通信模块和动力模块。通信模块接受导航指令，并将导航指令解析为动力模块的控制指令，控制指令用于驱动动力模块按控制指令所指示的含义运行。

在一个上述实施例中，可选的还包括显示装置；

所述显示装置用于显示根据深度值进行聚类或排序的处理后的图像文件。聚类所生成的簇是一组根据深度值数据对图像文件进行归类的图像文件的集合。即显示装置根据深度值对图像文件进行聚类或排序，按照聚类或排序的处理结果显示图像文件，使用户可以按聚类生成的簇或深度值排序浏览图像文件。

上述实施例中水下图像采集设备可以是水下机器人

请参阅图2，本案还提供一种采集水下图像的方法，应用于水下图像采集设备，所述采集水下图像的方法包括：

S100、拍摄获得图像数据；

S101、检测设备所处位置的水深，获得深度值；

S102、将图像数据和深度值结合，形成一个图像文件。

上述处理器、摄像头、水深感测单元布置于提供结构支撑及保护的机身中。机身可变化以满足特定使用的要求及式样考虑。机身的各个部分之间的连接处进行密封处理，例如设置密封胶、密封条和/或密封圈等。

摄像头至少具有取像透镜，图像传感器，取像透镜对准图像传感器。来自当前环境的光沿着光径传播通过取像透镜且照在图像传感器上，从而产生模拟图像数据。所使用的图像传感器类型可变化，例如图像传感器为固态图像传感器。举例来说，图像传感器可为电荷耦合装置(CCD)、CMOS传感器(CMOS)或电荷注入装置(CID)。

典型图像传感器附有充当时钟驱动器(有时也被称为时序产生器)、模拟信号处理器(ASP)及模/数转换器/放大器(A/D转换器)的分离的组件。这些组件常常连同图像传感器被并入到单个单元中。举例来说，允许将这些组件集成到同一半导体裸片上来制造CMOS图像传感器。

摄像头通常用三个或三个以上彩色通道来捕获图像。来自图像传感器的每一像素的电信号与到达所述像素的光的强度及允许所述像素积聚或积分来自入射光的信号的时间长度两者有关。

摄像头任选地包括闪光单元，闪光单元具有电子控制型闪光灯例如，氙闪光管或LED。通常，当使用摄像头捕获静态图像时，将仅使用闪光单元。可任选地提供闪光传感器,其在存档图像捕获期间响应于从场景所感测的光而输出信号，或在存档图像捕获之前经由预闪光而输出信号。在通过专用闪光控制件来控制闪光单元的输出时使用闪光传感器信号，或依据控制单元而使用闪光传感器信号。或者，闪光输出可基于其它信息(例如，聚焦距离)而固定或变化。可将闪光传感器及亮度传感器的功能组合于捕获单元及控制单元的单个组件或逻辑功能中。

所述步骤S100具体包括，图像传感器接收场景的图像(如通过取像透镜提供)且将所述图像转换为模拟图像数据，通过模拟信号处理器及A/D转换器将来自图像传感器的初始电子图像放大且从模拟转数字地转换为数字图像数据。数字图像数据通过数据线传输至处理器。

水深感测单元用于测定水底点至水面的高度和点的平面位置的深度。所述水底点指的是机身所处位置，所述机身所在位置约等于拍摄目标所在位置。所述步骤101具体包括，水深感测单元中的压阻式压力传感器根据水压产生电流，水压感测单元中的ADC模块将电流的模拟信号转为数字信号。

处理器连接摄像头和水深感测单元；所述处理器与摄像头之间可以通过排线连接。所述步骤S102具体包括：处理器接收摄像头采集的图像数据和接收水深感测单元的数字信号，所述数字信号指示深度值。可以理解处理器接收的是水深感测单元发送的数字信号，该数字信号也称为原码，处理器根据预存的原码与原码值二维关系表，查表获得原码对应的原码值。所述原码值即水的深度值。所述处理器用于将图像数据和深度值结合，形成一个图像文件。图像文件可以是自定义的图像格式文件，也可以是在现有的图像格式文件中记录深度值。打开或访问该图像文件时可以通过预设的程序逻辑读取到该深度值。需要说明的时本文中的图像文件包括图像或视频的形式。

现有技术中提供拍照、录像等功能的相机，并且照相机的壳体增加防水功能，形成防水壳体，可以用于水下拍摄，现有技术中的拍照设备拍摄获得的照片通常只能按照时间等信息顺序浏览，不便于对某一潜水地点进行浏览、学习和研究。本公开实施例中提供的水下图案采集设备通过水深感测单元测定深度值，通过摄像头采集图像数据，通过处理器将深度值和图像数据结合形成图像文件，打开或访问该图像文件时可以通过预设的程序逻辑读取到该深度值。从而按深度值对某一潜水地点进行记录、浏览以及进一步的学习和研究。

在上述实施例中，所述将图像数据和深度值结合，形成一个图像文件，包括:将图像数据按预设图像文件格式存储，并将所述深度值存储于所述图像文件的文件头。在上述实施例中，所述检测设备所处位置的水深，包括：使用气压计检测设备所处位置的水深。例如采用MS55400检测当前环境的水深。MS5540C中的压阻式压力传感器感测外部水压，当水压的变化是对应的电流也随之变化，MS5540C中的ADC模块将电流的模拟信号转为数字信号。ADC接口连接所述处理器，从而处理器获得水压的数字信号。ADC接口与处理器之间可以采用I²C或串口通信。可以理解处理器接收的是水深感测单元发送的数字信号，该数字信号也称为原码，处理器根据预存的原码与原码值二维关系表，查表获得原码对应的原码值。所述原码值即水的深度值。根据测量环境的温度、压力值范围的不同，还可以采用其他规格的水压传感器。所述预设图像文件格式为现有的的文件格式例如：exif、jpg、png等。

在本案的一个实施例中，上述方法可选的包括接收导航指令，根据导航指令控制水下图像采集装置的运动方向。导航装置包括通信模块和动力模块。通信模块接受导航指令，并将导航指令解析为动力模块的控制指令，控制指令用于驱动动力模块按控制指令所指示的含义运行。

在上述实施例中，可选的还包括，根据深度值进行聚类或排序的处理，按照聚类或排序的处理结果显示图像文件。聚类所生成的簇是一组根据深度值数据对图像文件进行归类的图像文件的集合，即显示装置根据深度值对图像文件进行聚类或排序，按照聚类或排序的处理结果显示图像文件，使用户可以按聚类生成的簇或深度值排序浏览图像文件。本文中的聚类是根据划分法(Partitioning Methods)、层次法(Hierarchical Methods)、基于密度的方法(density-based methods)、基于网格的方法(grid-based methods)或基于模型的方法(Model-Based Methods)进行聚类的。本文中的聚类不仅限于根据深度值进行聚类，还包括根据深度值结合其他特征值进行聚类。其他特征值包括但不限于时间、GPS信息、温度。

在本案的一个实施例中，水下机器人装有摄像机和气压计，气压计用于测试水下机器人在海底的深度，以及用于辅助导航控制。在水下机器人的相机设置为预设的拍照模式，在该拍照模式中，把气压计上报的深度，结合相机模块，通过软件或硬件处理，永久地显示在相机照片属性里。用户在查看照片的时候，能够知道当时是在水下多深的环境拍摄的。

上述实施例具体实现步骤包括：

S201、进入相机拍照模式设置，将相机设置为水深检测模式；

S202、水深感测单元中的压阻式压力传感器根据水压产生电流，水压感测单元中的ADC模块将电流的模拟信号转为数字信号；

S203、将水压的数字信号转换为深度值，将深度值写入Exif格式的图片的文件头中，具体是写入Exif文件头的自定义字段中；

S204、保存所述Exif格式的图片文件。

S205、打开上述Exif格式的图片文件，查看文件详细信息，即可获得拍摄这张图片的深度值信息。

一方面可以增强用户的浏览图片的体验，另一方面，可以应用在垂钓领域，利用该功能去试图解读不同的鱼群生活在什么水位深度，从而了解鱼的生活习性。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种水下图像采集设备，其特征在于，包括：处理器、摄像头、水深感测单元；

所述摄像头、水深感测单元分别与处理器通讯连接；

所述摄像头，用于拍摄获得图像数据；

所述水深感测单元，用于检测设备所处位置的水深，获得深度值；

所述处理器，用于将图像数据和深度值结合，形成一个图像文件。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理器具体用于将图像数据按预设图像文件格式存储，并将所述深度值存储于所述图像文件的文件头。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述水深感测单元为气压计，气压计与处理器连接。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括：导航装置，所述导航装置用于接收导航指令，根据导航指令控制水下图像采集装置的运动方向。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括：显示装置；

所述显示装置用于显示根据深度值进行聚类或排序的处理后的图像文件。

6.一种采集水下图像的方法，其特征在于，应用于水下图像采集设备，所述采集水下图像的方法包括：

拍摄获得图像数据；

检测设备所处位置的水深，获得深度值；

将图像数据和深度值结合，形成一个图像文件。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将图像数据和深度值结合，形成一个图像文件，包括:将图像数据按预设图像文件格式存储，并所述将深度值存储于所述图像文件的文件头。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述检测设备所处位置的水深，包括：使用气压计检测设备所处位置的水深。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括接收导航指令，根据导航指令控制水下图像采集装置的运动方向。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括显示根据深度值进行聚类或排序的处理后的图像文件。