CN219164626U - 一种照明光可调的水下视觉装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种照明光可调的水下视觉装置，包括图像采集组件、通信组件及控制器组件，图像采集组件通过通信组件与控制器组件连接，控制器组件设置在水上，图像采集组件设置在水下，所述图像采集组件设置在透明外壳内，图像采集组件包括摄像机和光源，在摄像机上还设置有IMU惯性单元，摄像机、光源和IMU惯性单元均通过通信组件与控制器组件连接，在透明外壳内还设置有与光源电连接的电源模块，电源模块通过通信组件与控制器组件连接，在透明外壳内还设置有光敏传感器，光敏传感器与通信组件电连接。本实用新型能够实时检测与识别拍摄的水下图像中的物体。

Description

一种照明光可调的水下视觉装置

技术领域

本实用新型属于水下工程设备，具体地说涉及一种照明光可调的水下视觉装置。

背景技术

高效可靠的水下视觉装置在许多水下工程应用中都很重要，包括水下环境监测、水下资源勘探和海洋生物调查。使用视觉装置获取的水下图像所包括的信息更为多样、表达更为直接，已经被广泛的应用于水中目标探测、水下定位、水下工程、救援打捞等领域。水下视觉测量的主要挑战在于其装置局限性（即设备复杂性和成本高）和水下环境（即光学失真和光传播衰减等）。

现有的水下成像技术还包括借助声呐获取水下信息，通过处理收到的声呐回波来探测水下情况，但是这种技术只能够证明物体的存在，不能够识别出物体的种类，获得的信息也较少。另外还有线缆式的水下摄像头，但是这种摄像头往往是单目的，只能够完成物体图像的采集，无法对物体进行测距。

目前的水下图像采集方法主要可以分为声信号和光信号。

声信号法的代表是声呐，原理是由设备的发射基阵发射声波，当波束碰到水底或水中障碍物等声学传播介质发生变化的界面时，声波发生反射，发射波束由设备的接收基阵进行接收、转换放大，然后由采集系统对其信号以图像的形式进行记录、显示。由于水介质的不均匀性和水下环境中存在着复杂的噪声干扰，声呐对小目标的辨认难度大，而且声波的波长较长，直接成像效果不佳，往往需要进一步的处理。

光信号法就是利用摄像机等视觉采集装置进行水下图像的采集。光在浅层水下时，受温度和介质的影响较小，探测方向性好，定位比较准确，并且光波可以直接成像且成像分辨率高。由于上述优点，现在水下图像采集多使用光信号法。但是水下可见光的亮度较低，多数水下摄像头都会通过安装灯来补光，但是往往无法调整光的亮度。没有考虑到对于不同深度的水下，需要补充的光的强度也是不同的这一需求。事实上，过强或者过弱的光照都会引起图像质量的下降。而且目前基于光信号法的装置大多是使用单目摄像机进行图像采集工作，只能够采集彩色图像，不能收集到距离信息。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有光信号法存在的上述缺陷与不足，提供了一种照明光可调的水下视觉装置。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：

一种照明光可调的水下视觉装置，包括图像采集组件、通信组件及控制器组件，图像采集组件通过通信组件与控制器组件连接，控制器组件设置在水上，图像采集组件设置在水下，所述图像采集组件设置在透明外壳内，图像采集组件包括摄像机和光源，在摄像机上还设置有IMU惯性单元，摄像机、光源和IMU惯性单元均通过通信组件与控制器组件连接，在透明外壳内还设置有与光源电连接的电源模块，电源模块通过通信组件与控制器组件连接，在透明外壳内还设置有光敏传感器，光敏传感器与通信组件电连接。

上述照明光可调的水下视觉装置，所述光源是LED照明灯，LED照明灯与电源模块电连接，LED照明灯还通过LED控制器分别与电源模块和通信组件连接。

上述照明光可调的水下视觉装置，所述控制器组件包括处理器、显示器及存储器，显示器及存储器分别与处理器连接，处理器与通信组件连接。

上述照明光可调的水下视觉装置，所述通信组件为电缆。

相对于现有技术，本实用新型具有以下技术效果：

1、能够实时检测与识别拍摄的水下图像中的物体。图像采集装置将采集到的图像通过通信组件传输给处理器，处理器对图像进行分析，可以实时检测与识别出图像中的物体。

2、图像采集组件还可以采集到物体的深度信息。因此该装置能够显示出该物体与摄像机的距离信息。

3、能够显示出装置的位姿信息。能够利用集成的IMU惯性单元读取并显示出装置的倾斜偏转信息，协助使用者完成装置位姿的调整。

4、照明光可调。利用光敏传感器获取水下的光亮信息，通过微处理器控制LED照明灯控制器，进行LED照明灯亮度的调节，保证摄像机采集图像时有合适的光照，保证采集图像的质量。

5、可以应用于清晰度较为恶劣的水环境中。处理器可以对采集到的水下图像进行处理增强，增强后的图像细节更多，质量更好，有利于算法的检测与识别。

附图说明

图1是本实用新型结构简图。

图2是本实用新型结构框图。

图3是本实用新型USB-C接口电路原理图。

图4是本实用新型HDM1接口电路原理图。

图5是本实用新型显示器电路原理图。

图6是本实用新型摄相机电路原理图。

图7是本实用新型电源模块原理图。

图8是本实用新型LED控制电路原理图。

具体实施方式

一种照明光可调的水下视觉装置，如图1-图8所示，包括图像采集组件、通信组件及控制器组件，图像采集组件通过通信组件与控制器组件连接，控制器组件设置在水上，图像采集组件设置在水下，所述图像采集组件设置在透明外壳内，图像采集组件包括摄像机和光源，在摄像机上还设置有IMU惯性单元，摄像机、光源和IMU惯性单元均通过通信组件与控制器组件连接，摄像机通过通信组件将采集到的彩色图像和深度图像传输给控制器组件。IMU惯性单元是惯性测量单元，能够显示出本装置的倾斜偏转信息，可以根据倾斜偏转信息来调整装置的位姿；控制器组件可以通过通信组件调节LED照明灯的亮度，使其适应不同水深环境。

在透明外壳内还设置有与光源电连接的电源模块，电源模块通过通信组件与控制器组件连接，在透明外壳内还设置有光敏传感器，光敏传感器与通信组件电连接。

本实用新型的光源是LED照明灯，LED照明灯与电源模块电连接，LED照明灯还通过LED控制器分别与电源模块和通信组件连接。

本实用新型照明光可调的水下视觉装置，所述控制器组件包括处理器、显示器及存储器，显示器及存储器分别与处理器连接，处理器与通信组件连接。处理器可以接受图像采集组件采集到的照片并进行处理，识别出图像中物体的类别，还可以显示出该物体与图像采集组件的距离，最后将结果在显示器上显现出来，并将结果存储在存储器中。

本实用新型通信组件为电缆，连接处理器与图像采集组件；处理器可以通过通信组件控制LED照明灯的亮度，图像采集组件可以将采集到的信息通过通信组件发送至控制器组件，控制器组件的处理器对其进行处理，将处理结果显示并保存。

具体实施时，根据实际工况，将安装有图像采集组件、光源、光敏传感器、电源模块以及与这些组件连接后的通信组件的透明防水外壳固定到伸缩杆下端，伸缩杆伸入到待测水下，首先通过图像采集组件获取含有待检测识别物体的水下视频或者图片，然后通过通信组件将获取的视频或者图片传输至控制器组件；控制器组件中的处理器对采集到的水下图像进行增强，增强图像的清晰度；还可以检测并识别经过增强后的图像中的水下物体的种类信息，输出该物体与摄像机的距离，还可以通过IMU惯性单元读取并显示出装置的倾斜偏转信息；最后会在显示器上显示出处理器检测、识别的结果和距离信息，并将其存储在存储器中。

本实用新型的显示器与处理器之间通过HDMI接口及连接线连接，摄相机和通信组件通过USB-C接口及连接线连接，摄相机与惯性单元焊接在一起。

本实用新型的电源模块、控制组件、LED照明灯及组件、IMU惯性单元、摄像机及光敏传感器均为现有技术，在市场上能够买到。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种照明光可调的水下视觉装置，包括图像采集组件、通信组件及控制器组件，图像采集组件通过通信组件与控制器组件连接，控制器组件设置在水上，图像采集组件设置在水下，其特征在于：所述图像采集组件设置在透明外壳内，图像采集组件包括摄像机和光源，在摄像机上还设置有IMU惯性单元，摄像机、光源和IMU惯性单元均通过通信组件与控制器组件连接，在透明外壳内还设置有与光源电连接的电源模块，电源模块通过通信组件与控制器组件连接，在透明外壳内还设置有光敏传感器，光敏传感器与通信组件电连接。

2.根据权利要求1所述的照明光可调的水下视觉装置，其特征在于：所述光源是LED照明灯，LED照明灯与电源模块电连接，LED照明灯还通过LED控制器分别与电源模块和通信组件连接。

3.根据权利要求1所述的照明光可调的水下视觉装置，其特征在于：所述控制器组件包括处理器、显示器及存储器，显示器及存储器分别与处理器连接，处理器与通信组件连接。

4.根据权利要求1所述的照明光可调的水下视觉装置，其特征在于：所述通信组件为电缆。

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