CN204963860U - 一种基于图像的水下物体采集装置 - Google Patents

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段潇潇
王敏
娄保东
崖信轩
许炳招
王玉奇
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Abstract

本实用新型公开了一种基于图像的水下物体采集装置，包括基体和设置在基体内的电源管理单元、图像采集单元、数据分析存储单元、运动控制单元，所述电源管理单元分别与图像采集单元、数据分析存储单元和运动控制单元之间电连接，图像采集单元和运动控制单元分别与数据分析存储单元之间电连接。本实用新型能实时的拍摄水下环境的图像，并将水下图像存储在存储器中，并实时对图像进行分析，从中提取目标，并自主循迹到目标物周围，对目标物进行采集，无需人工干预。

Description

一种基于图像的水下物体采集装置
技术领域
本实用新型属于水下机器人技术领域，具体涉及基于图像的水下物体采集装置。
背景技术
在未来海洋开发的过程中，由于人很难进行水下作业，自主水下采集装置必定成为水下检测、海洋资源采集的必备工具。而水下环境复杂，现有的水下环境、地形、物体检测的手段无法很好的对水下进行检测和重现；而图像所携带的信息直观，且信息量大。所以，具备一种图像的水下自主物体采集装置就显得尤为重要。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种基于图像的水下物体采集装置，解决现有技术中无法对水下环境精确测量和重现的技术问题。
本实用新型为解决上述技术问题，技术方案如下：
一种基于图像的水下物体采集装置，包括基体和设置在基体内的电源管理单元、图像采集单元、数据分析存储单元、运动控制单元，所述电源管理单元分别与图像采集单元、数据分析存储单元和运动控制单元之间电连接，图像采集单元和运动控制单元分别与数据分析存储单元之间电连接。
所述电源管理单元包括锂电池和充电保护电路，所述锂电池为聚合物充电锂电池。
所述图像采集单元包括水下探照灯、水下摄像头以及图像数字化电路，水下探照灯、水下摄像头分别与图像数字化电路和数据分析存储单元之间电连接。
所述数据分析存储单元包括一个ARM9的处理器和一个存储器。
所述运动控制单元包括两个机械臂。
数据分析单元采用ARM9系列处理器，分析图像数据，从中识别出目标，并控制整个水下物体采集装置的水下行为；运动控制单元可分为1）运动控制模块：控制水下物体采集装置在水下的运动轨迹。2）物体抓取模块：由两个机械臂组成，对水下目标进行抓取。
进一步地，上述电源管理单元由锂电池充电装置、锂电池、开关电源组成。电源管理单元和其他三个单元相连接，为其他三个单元提供电能供应。
图像采集单元通过高清水下摄像头，实时采集图像，并将实时图像数字化。当水下光线不足时，水下探照灯为水下摄像头提供额外光照，图像数字化电路将采集到的水下图像进行数字化转化，并将数字化的图像送到图像总线上。
数据分析存储单元核心为一个ARM9的处理器和存储器，数据分析单元读取由图像采集单元送来的水下图像数据，将这些图像存储在存储器中，并对水下图像数据做图像处理及目标识别，从中提取并标记出目标物体，然后对运动控制单元下达相应的指令，以采集目标物体。
运动控制单元一方面基于水下推进器，控制水下物体采集装置在水中的运动轨迹；另一方面要使用水下机械臂，对识别到的水下目标物体进行采集。
本实用新型采用上述技术方案具有以下有益效果：
1、本实用新型能实时拍摄水下环境的图像，并将水下图像存储在存储器中，用以后续水下环境分析。
2、本实用新型可以实时对图像进行分析，从中提取目标，并自主循迹到目标物周围，对目标物进行采集，无需人工干预。
附图说明
图1为本实用新型基于图像的水下物体采集装置系统结构框图。
图2为本实用新型基于图像的水下物体采集装置的工作流程图。
图3为本实用新型基于图像的水下物体采集装置的机械结构图。
具体实施方案
下面结合附图对技术方实施做进一步详细的描述：
如图1-3所示，一种基于图像的水下物体采集装置包括四个单元：电源管理单元1、图像采集单元2、数据分析存储单元3、运动控制单元4。
其中，电源管理单元1，电源管理单元1的核心部分为一个8.4V8000mAh的聚合物锂电池，加上对应的充电保护电路，为锂电池提供充电服务。使用开关电源为图像采集单元、数据分析存储单元、运动控制单元提供稳定的直流电源。
图像采集单元2，主要为一个水下探照灯、水下摄像头以及图像数字化电路。当水下光线不足时，会控制探照灯提供辅助光源，在水下光源充足时则自动关闭探照灯。水下摄像头会实时的拍摄水下环境的图像，并经过图像数字化电路将拍摄到的图像数字化，发送到图像数据总线上。
数据分析存储单元3，数据分析存储单元主要包括一个ARM9的处理器以及一个存储器。ARM9处理器读取图像采集单元过来的图像数据，对图像做基本的去噪、图像增强处理后，对图像做特征提取，并检测目标物体是否存在。如果检测到目标物体，随之对其定位及跟踪，并控制水下物体采集装置移动到目标物体周围，对其进行采集操作。对于采集到的图像数据，在需要的时候，可以将其存储在存储器中，以便随后可以更好的对水下环境进行分析。
运动控制单元4，运动控制单元其功能一、是利用水下推进装置，在数据分析存储单元3的控制指令下，控制水下物体采集转置的运动轨迹；其功能二、是利用一对水下机械臂，在水下物体采集装置移动到目标物体旁边时，对目标物体进行采集和抓取操作。
如图2所示，利用该基于图像的水下物体采集装置对水下物体的采集过程如下：
步骤1：基于采集到的图像，分析当前水下光照强度，如果光照强度足够，则不打开水下探照灯，如果光照强度不足，则打开探照灯，提供辅助光源；
步骤2：图像采集单元2采集水下图像，并将水下图像传输给单元3；
步骤3：数据分析存储单元3对水下图像做初步的图像增强之后，判断是否在图像中识别到目标物体，如果识别到了则进入步骤4，如果没有识别到目标物体，则随机移动水下采集装置，并返回步骤1；
步骤4：数据分析存储单元3在识别到了目标物体后，对目标物体易拉定位，并控制水下采集装置向目标物体移动。同时跟踪目标物体，如果到达目标物体易拉罐周围，则停止跟踪，否则继向目标物体移动，并跟踪目标物体；
步骤5：运动控制单元4在水下采集转置移动到目标物体周围后，使用机械臂，对目标物体易拉罐进行抓取操作，采集目标物体。
本实用新型中涉及的未说明部份与现有技术相同或采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种基于图像的水下物体采集装置，其特征在于，包括基体和设置在基体内的电源管理单元、图像采集单元、数据分析存储单元、运动控制单元，所述电源管理单元分别与图像采集单元、数据分析存储单元和运动控制单元之间电连接，图像采集单元和运动控制单元分别与数据分析存储单元之间电连接。
2.根据权利要求1所述的基于图像的水下物体采集装置，其特征在于，所述电源管理单元包括锂电池和充电保护电路，所述锂电池为聚合物充电锂电池。
3.根据权利要求1所述的基于图像的水下物体采集装置，其特征在于，所述图像采集单元包括水下探照灯、水下摄像头以及图像数字化电路，水下探照灯、水下摄像头分别与图像数字化电路和数据分析存储单元之间电连接。
4.根据权利要求1所述的基于图像的水下物体采集装置，其特征在于，所述数据分析存储单元包括一个ARM9的处理器和一个存储器。
5.根据权利要求1所述的基于图像的水下物体采集装置，其特征在于，所述运动控制单元包括两个机械臂。
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