CN219478057U - 一种水下图像全景拼接行为机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水下图像全景拼接行为机构，包括：基座、图像获取模块、升降机构和水密防护罩，其中，基座固定在水底，当所有升降机构处于收缩状态时，所有升降机构收于基座内部；升降机构沿竖直方向依次布置有多个，用于带动图像获取模块升降，以获取不同深度的图像；图像获取模块配置成绕竖直方向转动，图像获取模块通过水密电缆与岸基数据处理主机连接，用于获取水下图像，并将图像发送给岸基数据处理主机，水密防护罩设于图像获取模块上方，用于保护图像获取模块；该行为机构通过单个相机对四周环境区域进行交叉覆盖拍摄，实现水下不同方位的图像获取，通过多个升降机构实现逐层升起，实现了不同深度图像的获取，大大降低了水下全景图像获取的成本。

Description

一种水下图像全景拼接行为机构

技术领域

本实用新型涉及水下光学及图像获取技术领域，具体涉及一种水下图像全景拼接行为机构。

背景技术

进行水下运动目标光学试验时，为了更好地验证运动目标的性能，需要获得运动目标的细节和大范围运动特性信息。为了满足要求，光学探测器应具有焦距小、靶面大的特点。但受限于工艺水平和水下环境，目前的光学探测器无法拍摄出视野很宽阔的图像。

中国专利申请CN113382223A中公开了一种基于多目视觉的水下三维立体成像装置，其水下图像获取模块采用了左右两个摄像头，存在以下问题：

(1)受摄像头本身的限制，无法拍摄出视野很宽阔的图像，因此，该方案往往还需要进一步增加摄像头的数量，才能实现各方向的全景图像获取，但水下摄像头价格一般较为昂贵，同时每套设备都需要加工水密装置，增加使用成本和损坏概率；

(2)无法实现不同深度的全景图像获取。

实用新型内容

针对上述问题，发明人提供了一种水下图像全景拼接行为机构，通过旋转、升降单个图像获取模块来获取不同方向、深度的图像，能够突破现有光电探测设备的测量限制，获得横向和纵向大视场全景拼接图像。

具体地，本实用新型是这样实现的：

一种水下图像全景拼接行为机构，包括：

图像获取模块，配置成绕竖直方向转动，所述图像获取模块通过水密电缆与岸基数据处理主机连接，用于获取水下图像，并将图像发送给岸基数据处理主机；

水密防护罩，罩设于所述图像获取模块上，所述水密防护罩上设有若干视窗；

升降机构，沿竖直方向依次布置有多个，所述图像获取模块设于最上层的升降机构上，所述升降机构用于带动图像获取模块升降，以获取不同深度的图像；

基座，固定在水底，最下层的升降机构设于所述基座底部，当所有升降机构处于收缩状态时，所有升降机构收于所述基座内部。

进一步地，所述图像获取模块包括：

相机；

旋转驱动件，通过水密电缆与岸基数据处理主机连接，用于驱动所述相机转动；

底盘，设于所述旋转驱动件的输出轴上，所述相机设于底盘上。

进一步地，所述升降机构包括：

纵向布置的两块连杆安装面板；

至少两组连杆升降组件，安装在两块连杆安装面板之间，用于改变两块连杆安装面板的间距。

进一步地，每组所述连杆升降组件包括：第一连杆、第二连杆和升降驱动件，所述第一连杆和第二连杆分别与两块连杆安装面板铰接，所述升降驱动件固定在所述第一连杆上，其输出轴穿过第一连杆后与第二连杆固定连接，所述升降驱动件用于驱动第一连杆和第二连杆展开或折叠。

进一步地，所述基座上设有水密插头，所述水密插头一端通过水密电缆与图像获取模块、升降驱动件连接，另一端通过水密电缆与岸基数据处理主机连接。

进一步地，所述基座底部设有多个地锚，所述地锚用于将基座固定在水底。

本实用新型的工作原理：

初始状态下，图像获取模块处于低位，图像获取模块通过旋转机构每次旋转90°对四周环境区域进行交叉覆盖拍摄，每转动360°，且图像获取模块完成拍摄后，其中一个升降机构动作，将图像获取模块上升一定高度，随后旋转机构再每次带动图像获取模块旋转90°对四周环境区域进行拍摄，以此类推，直至图像获取模块完成高位的拍摄，从而实现了不同深度、不同方像的全景图像拍摄，拍摄到的图像传输至岸基数据处理主机，岸基数据处理主机通过现有全景图像处理算法，将多个深度的360°全景图像拼接为大视场立体全域图像。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

(1)该机构通过单个相机对四周环境区域进行交叉覆盖拍摄，实现水下不同方位的图像获取，大大降低了传统通过增加摄像头数量来获取全景图像的成本。

(2)图像获取模块单个深度完成拍摄和处理后，通过连杆升降形式的升降机构实现图像获取模块的自动升降功能，进而实现不同深度图像的获取，最终实现对整个监控区域内图像的获取。

附图说明

图1为实施例1中的水下图像全景拼接行为机构收缩状态的结构示意图；

图2为实施例1中的水下图像全景拼接行为机构上升状态的结构示意图；

图3为实施例1中的相机旋转示意图。

附图标记：

1-基座；2-升降机构；21-连杆安装面板；22-第一连杆；23-第二连杆；24-升降驱动件；3-图像获取模块；31-CMOS相机；32-底盘；33-旋转驱动件；4-水密防护罩；5-水密插头；6-水密电缆；7-地锚；8-水底；9-岸基数据处理主机。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种水下图像全景拼接行为机构，包括：自下而上依次布置的地锚7、基座1、升降机构2以及图像获取模块3，地锚7设于基座1底部，用于将该行为机构固定于水底8，基座1纵截面呈“U”型，底部设有水密插头5，通过水密插头5以及水密电缆6连接岸基数据处理主机9，以实现供电及图像传输。升降机构2沿竖直方向依次布置有多个，所有升降机构2收缩后储存于基座1内部，工作时，升降机构2逐个升起，带动顶部的图像获取模块3升起，逐层进行拍摄，实现对不同深度图像的获取。

图像获取模块31置于最顶部的升降机构2上方，其包括CMOS相机31、底盘32和旋转驱动件33，CMOS相机31置于底盘32上，旋转驱动件33为电机，其输出轴与底盘32固定连接，通过旋转驱动件33带动底盘32转动，进而带动CMOS相机31转动，以拍摄同层不同角度的图像。具体地，如图3所示，CMOS相机31为100°视场低照度相机，旋转驱动件33每次旋转90°，以使得CMOS相机31对四周环境区域进行交叉覆盖拍摄，从而实现对四周图像的360°横向图像获取。

图像获取模块31上方罩设有水密防护罩4，主要起到保护图像获取模块31的作用。其与CMOS相机31对应位置处设置若干视窗(未示出)，以便CMOS相机31进行拍摄。水密防护罩4上设置有水密插头5，其一端与CMOS相机31和旋转驱动件33连接，另一端通过水密电缆6与基座1底部的水密插头连接，从而实现对CMOS相机31和旋转驱动件33的供电，以及图像的传输。

本实施例中，升降机构2设有四个，每个升降机构2为一层，每升起一个升降机构2，CMOS相机31就对该层进行拍摄，CMOS相机31相机从0度开始拍摄一张图像，拍摄完毕后，旋转至90度方向完成图像拍摄，再次旋转至180度和270度方向完成图像拍摄，四个方向图像拍摄完毕后，相机回转至0度方向，然后下一个升降机构2再升起，进行第二层的拍摄，最终实现四层图像的获取。

每个升降机构2包括：纵向布置的两块连杆安装面板31以及位于两块连杆安装面板21之间的至少两组连杆升降组件，在本实施例中，采用两组连杆升降组件，两组连杆升降组件为同步动作，从而实现上方连杆安装面板21的同布升降，以保持上方的CMOS相机31始终处于水平状态。具体地，每组连杆升降组件包括：第一连杆22、第二连杆23和升降驱动件24，第一连杆22与下方的连杆安装面板21铰接，第二连杆23与上方的连杆安装面板21铰接，升降驱动件24为电机，其固定在第一连杆21上，其输出轴穿过第一连杆22后与第二连杆23固定连接，将升降驱动件24输出轴的转动，转换为第一连杆21和第二连杆23的折叠或展开动作，从而实现升降功能。

具体地，该行为机构的工作过程如下：

设备上电后，在第一个升降机构2升起时，CMOS相机31从0度开始拍摄一张图像，拍摄完毕后，旋转驱动件33带动其转动，旋转至90度方向完成图像拍摄，再次旋转至180度和270度方向完成图像拍摄，四个方向图像拍摄完毕后，相机回转至0度方向，并将四张图像传输至岸基数据处理主机9进行该深度的横向图像拼接。

然后，依次上升第二个升降机构2、第三个升降机构2和第四个升降机构2，重复上述拍摄流程，四层四张360度全景拼接图像在数据处理主机完成纵向图像拼接，最终生成大视场立体全域图像。

待4层深度拍摄完毕后，设备所有升降机构2收缩至基座1，等待下一次拍摄任务。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (6)

1.一种水下图像全景拼接行为机构，其特征在于，包括：

图像获取模块(3)，配置成绕竖直方向转动，所述图像获取模块(3)通过水密电缆(6)与岸基数据处理主机(9)连接，用于获取水下图像，并将图像发送给岸基数据处理主机(9)；

水密防护罩(4)，罩设于所述图像获取模块(3)上，所述水密防护罩(4)上设有若干视窗；

升降机构(2)，沿竖直方向依次布置有多个，所述图像获取模块(3)设于最上层的升降机构(2)上，所述升降机构(2)用于带动图像获取模块(3)升降，以获取不同深度的图像；

基座(1)，固定在水底，最下层的升降机构(2)设于所述基座(1)底部，当所有升降机构(2)处于收缩状态时，所有升降机构(2)收于所述基座(1)内部。

2.如权利要求1所述的水下图像全景拼接行为机构，其特征在于，所述图像获取模块包括：

相机(31)；

旋转驱动件(33)，通过水密电缆(6)与岸基数据处理主机(9)连接，用于驱动所述相机(31)转动；

底盘(32)，设于所述旋转驱动件(33)的输出轴上，所述相机(31)设于底盘(32)上。

3.如权利要求1所述的水下图像全景拼接行为机构，其特征在于，所述升降机构(2)包括：

纵向布置的两块连杆安装面板(21)；

至少两组连杆升降组件，安装在两块连杆安装面板(21)之间，用于改变两块连杆安装面板(21)的间距。

4.如权利要求3所述的水下图像全景拼接行为机构，其特征在于，每组所述连杆升降组件包括：第一连杆(22)、第二连杆(23)和升降驱动件(24)，所述第一连杆(22)和第二连杆(23)分别与两块连杆安装面板(21)铰接，所述升降驱动件(24)固定在所述第一连杆(22)上，其输出轴穿过第一连杆(22)后与第二连杆(23)固定连接，所述升降驱动件(24)用于驱动第一连杆(22)和第二连杆(23)展开或折叠。

5.如权利要求4所述的水下图像全景拼接行为机构，其特征在于，所述基座(1)上设有水密插头(5)，所述水密插头(5)一端通过水密电缆(6)与图像获取模块(3)、升降驱动件(24)连接，另一端通过水密电缆(6)与岸基数据处理主机(9)连接。

6.如权利要求1所述的水下图像全景拼接行为机构，其特征在于，所述基座(1)底部设有多个地锚(7)，所述地锚(7)用于将基座(1)固定在水底(8)。