CN109247307A - 一种主动式深海宏生物诱捕装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种主动式深海宏生物诱捕装置及方法，所述装置包括水下载体、下位机、捕捞装置、水下摄像机；所述水下载体用于搭载下位机、捕捞装置和水下摄像机；所述下位机用于接收来自水下摄像机的图像信号并进行识别、判断和执行动作；所述捕捞装置用于接收下位机传来的控制命令并实施捕捞；所述水下摄像机朝向捕捞装置，用于采集连续图像数据，并将其上传至下位机。本发明通过机器或人工视觉，主动判断宏生物是否出现，由计算机或人工决定是否实施抓捕；该装置结构简单，动作灵敏，系统投入小，成功率高。

Description

一种主动式深海宏生物诱捕装置及方法
技术领域
本发明属于海洋设备技术领域，涉及到潜水器，具体涉及一种主动式深海宏生物诱捕装置及方法。
背景技术
随着人类活动范围的不断增大，对海洋的探索也越来越深入。深海宏生物是深海研究中非常重要的样品之一，但由于其生活环境极深，常规捕捞装置和方法难以操作。
现有的深海宏生物捕捞技术主要包括两种：一是迷宫诱捕式，即渔笼随潜水器或着陆器进入深海，将诱饵置于渔笼内，渔笼周围设置一至多个开口，从开口至诱饵处呈迷宫状。这种方法的问题在于，深海鱼更为敏感，有可能在碰触到渔笼上网线的同时，就会立刻意识到危险，并不钻入渔笼，且即使钻入渔笼，也有可能寻找到出口，从而丢失了宝贵的样品。二是主动泵吸式，即利用水泵产生的吸力，通过机械臂将水中生物主动吸入腔体内。但这种方法通常仅应用于游动速度较慢的生物，如水母等；另外，水泵的工作深度较浅，不能满足全海深的采样需求。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种主动式深海宏生物诱捕装置及方法，通过机器或人工视觉，主动判断宏生物是否出现，由计算机或人工决定是否实施抓捕；该装置结构简单，动作灵敏，系统投入小，成功率高。
为此，本发明采用了以下技术方案：
一种主动式深海宏生物诱捕装置，包括水下载体、下位机、捕捞装置、水下摄像机；所述水下载体用于搭载下位机、捕捞装置和水下摄像机；所述下位机用于接收来自水下摄像机的图像信号并进行识别、判断和执行动作；所述捕捞装置用于接收下位机传来的控制命令并实施捕捞；所述水下摄像机朝向捕捞装置，用于采集连续图像数据，并将其上传至下位机。
优选地，所述捕捞装置包括框架、吊绳、吊钩、动网、静网、导向杆、滑环、诱饵；所述框架位于捕捞装置的最上端，固定于水下载体上，用于悬挂捕捞装置；所述吊绳的一端悬挂于框架上，另一端设有吊钩；所述吊钩勾住动网的边缘，用于悬挂动网；所述动网的下方敞口，其余各面均布置有网，动网位于静网的上方；所述导向杆的一端与框架连接，另一端与静网的外边缘固定连接；动网的外边缘设置有多个滑环，导向杆穿过滑环，动网可以顺着导向杆滑下；所述静网位于捕捞装置的最底端，与动网的底部相距一定距离；静网的中央设置有诱饵，用于吸引深海宏生物。
优选地，所述捕捞装置还包括电磁铁、充油缆、吸盘；所述电磁铁固定连接在框架的底部，通电后吸附吸盘，断电后释放吸盘；所述充油缆用于为电磁铁提供持续的电力，同时为电磁铁提供压力补偿；所述吸盘的底部设有一勾环，用于勾住多根吊绳。
优选地，所述捕捞装置还包括弹簧卡；所述弹簧卡固定在静网的框架上，用于卡住动网，防止动网在上浮过程中与静网脱离。
优选地，所述水下载体包括自航式无人潜水器、着陆器、遥控式无人潜水器及载人潜水器。
优选地，所述自航式无人潜水器、着陆器适用于计算机识别、判断及实施捕捞。
优选地，所述遥控式无人潜水器和载人潜水器采用人工识别、判断和实施捕捞。
一种主动式深海宏生物诱捕方法，包括以下步骤：
步骤一，捕捞装置、水下摄像机等随水下载体潜入深海，诱饵释放出气味将深海宏生物吸引至捕捞装置附近；
步骤二，水下摄像机实时采集捕捞装置附近的图像数据，待深海宏生物吃饵后，由下位机或水面人员识别确定是否为合适的样品，并判断捕捞时机是否良好；
步骤三，当判断捕捞时机良好时，发出捕捞指令，使电磁铁断电，吸盘和动网一起顺着导向杆滑下，动网与静网通过弹簧卡扣合，将宏生物样品封锁在捕捞装置内部；
步骤四，捕捞装置跟随水下载体返回水面，完成捕捞。
进一步地，所述下位机识别判断的过程如下：将连续视频图像划分为单张提取、分割并增强后，提取纹理、光谱等静态特征，区分饵料和其他对象；连续图像则可提取出饵料减少的状况，及其他对象的运动、方向等动态特征；结合内置于下位机内部的宏生物样本，判断是否有合适的样品进入捕捞装置内部；当饵料减少速率和宏生物分类均符合预期时，便发出动作指令，释放动网。
进一步地，所述饵料消耗通过体积变化计算饵料减少量和消耗速率。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)开放的渔笼结构降低了待捕捞对象的警惕性，提高了深海宏生物入网的可能性。
(2)动网和静网扣合后，渔笼全部封闭，样品不会丢失。
(3)结构更为简单，无需机械臂参与，系统成本较低，且可适用于全海深采集。
附图说明
图1是本发明所提供的一种主动式深海宏生物诱捕装置的结构示意图。
图2是捕捞装置的结构示意图。
图3是下位机图像识别判断机制的流程图。
附图标记说明：1、水下载体；2、下位机；3、捕捞装置；4、水下摄像机；3.1、框架；3.2、电磁铁；3.3、充油缆；3.4、吸盘；3.5；吊绳；3.6、吊钩；3.7、动网；3.8、静网；3.9、导向杆；3.10滑环；3.11、弹簧卡；3.12、诱饵。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示，本发明公开了一种主动式深海宏生物诱捕装置，包括水下载体1、下位机2、捕捞装置3、水下摄像机4；所述水下载体1用于搭载下位机2、捕捞装置3和水下摄像机4；所述下位机2用于接收来自水下摄像机4的图像信号并进行识别、判断和执行动作；所述捕捞装置3用于接收下位机2传来的控制命令并实施捕捞；所述水下摄像机4朝向捕捞装置3，用于采集连续图像数据，并将其上传至下位机2。
具体地，如图2所示，所述捕捞装置3包括框架3.1、吊绳3.5、吊钩3.6、动网3.7、静网3.8、导向杆3.9、滑环3.10、诱饵3.12；所述框架3.1位于捕捞装置3的最上端，固定于水下载体1上，用于悬挂捕捞装置3；所述吊绳3.5的一端悬挂于框架3.1上，另一端设有吊钩3.6；所述吊钩3.6勾住动网3.7的边缘，用于悬挂动网3.7；所述动网3.7的下方敞口，其余各面均布置有网，动网3.7位于静网3.8的上方；所述导向杆3.9的一端与框架3.1连接，另一端与静网3.8的外边缘固定连接；动网3.7的外边缘设置有多个滑环3.10，导向杆3.9穿过滑环3.10，动网3.7可以顺着导向杆3.9滑下；所述静网3.8位于捕捞装置的最底端，与动网3.7的底部相距一定距离；静网3.8的中央设置有诱饵3.12，用于吸引深海宏生物。
具体地，所述捕捞装置3还包括电磁铁3.2、充油缆3.3、吸盘3.4；所述电磁铁3.2固定连接在框架3.1的底部，通电后吸附吸盘3.4，断电后释放吸盘3.4；所述充油缆3.3用于为电磁铁3.2提供持续的电力，同时为电磁铁3.2提供压力补偿；所述吸盘3.4的底部设有一勾环，用于勾住多根吊绳3.5。
具体地，所述捕捞装置3还包括弹簧卡3.11；所述弹簧卡3.11固定在静网3.8的框架上，用于卡住动网3.7，防止动网3.7在上浮过程中与静网3.8脱离。
具体地，所述水下载体1包括自航式无人潜水器、着陆器、遥控式无人潜水器及载人潜水器。
具体地，所述自航式无人潜水器、着陆器适用于计算机识别、判断及实施捕捞。
具体地，所述遥控式无人潜水器和载人潜水器采用人工识别、判断和实施捕捞。
本发明还公开了一种主动式深海宏生物诱捕方法，包括以下步骤：
步骤一，捕捞装置3、水下摄像机4等随水下载体1潜入深海，诱饵3.12释放出气味将深海宏生物吸引至捕捞装置3附近；
步骤二，水下摄像机4实时采集捕捞装置3附近的图像数据，待深海宏生物吃饵后，由下位机2或水面人员识别确定是否为合适的样品，并判断捕捞时机是否良好；
步骤三，当判断捕捞时机良好时，发出捕捞指令，使电磁铁3.2断电，吸盘3.4和动网3.7一起顺着导向杆3.9滑下，动网3.7与静网3.8通过弹簧卡3.11扣合，将宏生物样品封锁在捕捞装置3内部；
步骤四，捕捞装置3跟随水下载体1返回水面，完成捕捞。
具体地，如图3所示，所述下位机2识别判断的过程如下：将连续视频图像划分为单张提取、分割并增强后，提取纹理、光谱等静态特征，区分饵料和其他对象；连续图像则可提取出饵料减少的状况，及其他对象的运动、方向等动态特征；结合内置于下位机2内部的宏生物样本，判断是否有合适的样品进入捕捞装置3内部；当饵料减少速率和宏生物分类均符合预期时，便发出动作指令，释放动网3.7。
具体地，所述饵料消耗通过体积变化计算饵料减少量和消耗速率。
实施例
一种主动式深海宏生物诱捕装置的工作流程如下：捕捞装置3、水下摄像机4等随水下载体潜入深海，诱饵3.12释放出气味将深海宏生物吸引至捕捞装置3附近；水下摄像机4实时采集捕捞装置3附近的图像数据，待深海宏生物吃饵后，由下位机2或水面人员识别确定是否为合适的样品，判断捕捞时机是否良好(如捕捞对象已吃饵一段时间)，发出捕捞指令，使电磁铁3.2断电；随后，吸盘3.4和动网3.7一起顺着导向杆3.9滑下；由于间隙并不大，动网3.7可以很快地与静网3.8通过弹簧卡3.11扣合，将宏生物样品封锁在渔笼内部，直至随载体返回水面完成捕捞。
一种主动式深海宏生物诱捕装置的工作原理如下：鉴于深海宏生物，特别是鱼类对于渔网更为敏感的特性，将以往全面包覆的渔笼改为四面敞口的形式；通过水下摄像机采集并传输实时图像数据，由下位机或人工视觉进行识别。其中，下位机识别判断的流程如下：将连续视频图像划分为单张提取、分割并增强后，提取纹理、光谱等静态特征，区分饵料和其他对象；连续图像则可提取出饵料减少的状况，及其他对象的运动、方向等动态特征；结合内置于下位机内部的宏生物样本，判断是否有合适的样品进入渔笼内部；当饵料减少速率和宏生物分类均符合预期时，便发出动作指令，释放渔笼；动网受重力作用下坠，与静网扣合，将样品封锁在渔笼内部，直至随载体返回水面完成捕捞。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种主动式深海宏生物诱捕装置，包括水下载体(1)、下位机(2)、捕捞装置(3)、水下摄像机(4)，其特征在于：所述水下载体(1)用于搭载下位机(2)、捕捞装置(3)和水下摄像机(4)；所述下位机(2)用于接收来自水下摄像机(4)的图像信号并进行识别、判断和执行动作；所述捕捞装置(3)用于接收下位机(2)传来的控制命令并实施捕捞；所述水下摄像机(4)朝向捕捞装置(3)，用于采集连续图像数据，并将其上传至下位机(2)。
2.根据权利要求1所述的一种主动式深海宏生物诱捕装置，其特征在于：所述捕捞装置(3)包括框架(3.1)、吊绳(3.5)、吊钩(3.6)、动网(3.7)、静网(3.8)、导向杆(3.9)、滑环(3.10)、诱饵(3.12)；所述框架(3.1)位于捕捞装置(3)的最上端，固定于水下载体(1)上，用于悬挂捕捞装置(3)；所述吊绳(3.5)的一端悬挂于框架(3.1)上，另一端设有吊钩(3.6)；所述吊钩(3.6)勾住动网(3.7)的边缘，用于悬挂动网(3.7)；所述动网(3.7)的下方敞口，其余各面均布置有网，动网(3.7)位于静网(3.8)的上方；所述导向杆(3.9)的一端与框架(3.1)连接，另一端与静网(3.8)的外边缘固定连接；动网(3.7)的外边缘设置有多个滑环(3.10)，导向杆(3.9)穿过滑环(3.10)，动网(3.7)可以顺着导向杆(3.9)滑下；所述静网(3.8)位于捕捞装置的最底端，与动网(3.7)的底部相距一定距离；静网(3.8)的中央设置有诱饵(3.12)，用于吸引深海宏生物。
3.根据权利要求2所述的一种主动式深海宏生物诱捕装置，其特征在于：所述捕捞装置(3)还包括电磁铁(3.2)、充油缆(3.3)、吸盘(3.4)；所述电磁铁(3.2)固定连接在框架(3.1)的底部，通电后吸附吸盘(3.4)，断电后释放吸盘(3.4)；所述充油缆(3.3)用于为电磁铁(3.2)提供持续的电力，同时为电磁铁(3.2)提供压力补偿；所述吸盘(3.4)的底部设有一勾环，用于勾住多根吊绳(3.5)。
4.根据权利要求2所述的一种主动式深海宏生物诱捕装置，其特征在于：所述捕捞装置(3)还包括弹簧卡(3.11)；所述弹簧卡(3.11)固定在静网(3.8)的框架上，用于卡住动网(3.7)，防止动网(3.7)在上浮过程中与静网(3.8)脱离。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种主动式深海宏生物诱捕装置，其特征在于：所述水下载体(1)包括自航式无人潜水器、着陆器、遥控式无人潜水器及载人潜水器。
6.根据权利要求5所述的一种主动式深海宏生物诱捕装置，其特征在于：所述自航式无人潜水器、着陆器适用于计算机识别、判断及实施捕捞。
7.根据权利要求5所述的一种主动式深海宏生物诱捕装置，其特征在于：所述遥控式无人潜水器和载人潜水器采用人工识别、判断和实施捕捞。
8.一种采用权利要求2至7中任一项所述的主动式深海宏生物诱捕装置进行主动式深海宏生物诱捕的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，捕捞装置(3)、水下摄像机(4)等随水下载体(1)潜入深海，诱饵(3.12)释放出气味将深海宏生物吸引至捕捞装置(3)附近；
步骤二，水下摄像机(4)实时采集捕捞装置(3)附近的图像数据，待深海宏生物吃饵后，由下位机(2)或水面人员识别确定是否为合适的样品，并判断捕捞时机是否良好；
步骤三，当判断捕捞时机良好时，发出捕捞指令，使电磁铁(3.2)断电，吸盘(3.4)和动网(3.7)一起顺着导向杆(3.9)滑下，动网(3.7)与静网(3.8)通过弹簧卡(3.11)扣合，将宏生物样品封锁在捕捞装置(3)内部；
步骤四，捕捞装置(3)跟随水下载体(1)返回水面，完成捕捞。
9.根据权利要求8所述的一种主动式深海宏生物诱捕方法，其特征在于：所述下位机(2)识别判断的过程如下：将连续视频图像划分为单张提取、分割并增强后，提取纹理、光谱等静态特征，区分饵料和其他对象；连续图像则可提取出饵料减少的状况，及其他对象的运动、方向等动态特征；结合内置于下位机(2)内部的宏生物样本，判断是否有合适的样品进入捕捞装置(3)内部；当饵料减少速率和宏生物分类均符合预期时，便发出动作指令，释放动网(3.7)。
10.根据权利要求9所述的一种主动式深海宏生物诱捕方法，其特征在于：所述饵料消耗通过体积变化计算饵料减少量和消耗速率。
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