水下目标图像采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种水下目标图像采集装置，包括抵近式箱体和水下运动机器人；其中，抵近式箱体内安装有摄像机，摄像机镜头对应的箱体部位设有透明采集窗；水下运动机器人与抵近式箱体固定连接，水下运动机器人负责将抵近式箱体移动到合适的目标位置。本实用新型专利技术通过添加抵近式箱体，增加了相机的工作距离，有效提高了浑浊水体环境下目标的可视范围，从而采集的图像尺寸较大；水下运动机器人推进抵近式箱体贴合目标，从而采集图像的清晰度更高。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及图像采集装置，尤其涉及一种水下目标图像采集装置。
技术介绍
近十几年来，水下建筑物得到了蓬勃发展，兴建了大量涉水桥梁、水底隧道、海洋平台等。这些水下建筑在使用中受到自然老化、水体冲刷、腐蚀和水中携带物撞击损坏等因素影响，产生了不同程度的安全问题。因此，需要定期进行水下目标的巡查、评估、维护工作。这项工作通常由专业潜水员来完成，但各类水体的水下情况复杂多变，严重影响潜水人员的工作效率并存在人身安全问题，人在水下精力损耗大，难以保证必需的工作时长，人员数量有限，不能满足众多水下建筑的各类作业。随着计算机和机器人技术的进步，人们尝试使用水下机器人完成这些水下作业。常见的水下作业目标集中于内河湖泊等水体内，这些水体携带有大量泥沙、生物碎片等，水体浑浊度高，通透性差。部分目标位于水体底部，压力大、水流条件复杂。针对以上情况，人们设计了一系列水下机器人。机器人在水中时容易受水流影响，难以精确保持在作业面不产生位移，螺旋桨在靠近河岸、水底等部位时，容易带起泥沙使水体更浑浊。摄像机虽然采用了防水抗压处理，但在浑浊度大的水里有效拍摄距离短，图像清晰度不高，难以满足检测所要求的图像尺寸和精确度，完成检测所需的工作量较大。一般水下目标图像采集时，由光源发光入射到目标表面，再由目标表面反射到相机完成图像采集，但在浑浊水体内，水的透明度低，光线经过浑浊水体会不断衰减，导致图像清晰度降低。如果为了保证图像清晰则必须减小入射光线和反射光线的距离，这样又会导致相机采集范围缩小，完成整个目标采集的工作量加大等问题。
技术实现思路
专利技术目的：本技术针对现有技术存在的问题，提供一种水下目标图像采集装置，该装置即使在浑浊水下采集的图像尺寸也更大，清晰度也更高。技术方案：本技术所述的水下目标图像采集装置包括：包括抵近式箱体和水下运动机器人；其中，抵近式箱体内安装有摄像机，摄像机镜头对应的箱体部位设有透明采集窗；水下运动机器人与抵近式箱体固定连接，水下运动机器人负责将抵近式箱体移动到合适的目标位置。进一步的，所述透明采集窗的两侧设有照明单元。所述照明单元包括至少两个LED灯，LED灯按照透明采集窗轴线对称分布，每一LED灯的聚光中心均指向透明采集窗中轴线。进一步的，所述抵近式箱体内填充有透明材料，所述摄像机外罩有抗压透明保护罩。进一步的，所述抵近式箱体上设置有深度计。进一步的，所述抵近式箱体上设置有两个深度计，分别位于透明采集窗的两侧。进一步的，所述抵近式箱体上设置有线缆，所述线缆包括承重线缆、电源线缆和数据传输线缆。进一步的，所述抵近式箱体和水下运动机器人为抗压水密箱体。有益效果：本技术与现有技术相比，其显著优点是：1、本技术加入了抵近式箱体，增加了摄像机的工作距离，有效提高了浑浊水体环境下目标的可视范围，从而采集的图像尺寸较大；运动箱体推进抵近式箱体贴合目标，从而采集图像的清晰度更高。因此，尤其适用于浑浊水下的目标图像采集。2、本技术使用双排LED灯照明，且LED聚光中心指向透明采集窗中轴线，增强了光线强度，减少了阴影对图像的干扰。3、本技术设立了水下运动机器人与抵近式箱体相连，使装置有灵活的运动能力，能适应多种水下地形。4、本技术具有良好的浑浊水体中目标图像采集能力，可以应用于水下桥墩病害检测、竣工新项目验收、水下结构物检测等。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是图1中抵近式箱体的底面结构示意图；图3是本技术采集图像的工作原理图；图4是本技术工作时的示意图。具体实施方式如图1所示，本实施例包括抵近式箱体1和水下运动机器人2。其中，抵近式箱体1用于采集图像，为抗压水密箱体，内部安装有摄像机3，摄像机3镜头对应的部位设有透明采集窗4。抵近式箱体1设有线缆9，具体包括承重线缆、电源线缆和数据传输线缆等，线缆9一端连接抵近式箱体1，另一端连接到地面上，地面上通过承重线缆拉动整个装置上下移动；数据传输线缆用于传输摄像机采集的图像信息，电源线缆用于为装置供电。水下运动机器人2与抵近式箱体1连接，用于推进抗压水密箱体1贴近目标，水下运动机器人2为抗压水密箱体。如图2和图3所示，透明采集窗4的两侧设有照明单元，照明单元包括至少两个LED灯5，LED灯5按照透明采集窗4轴线对称分布，每一LED灯5的聚光中心均指向透明采集窗4中轴线。透明采集窗4另外两侧设有两个高精度深度计6，用以确定采集图像的深度(位置)，另外，通过两个深度计的差可以确定装置在水下工作的角度，判断是否倾斜。抵近式箱体1内填充有透明材料8，具体为空气、纯净液体等，摄像机3外罩有抗压透明保护罩7。整个装置的比重略大于水，使装置能在水中运动。如图3所示，抵近式箱体1的原理为：图像采集的光路由LED灯5到目标表面光路L1，目标表面到透明采集窗4的光路L2和透明采集窗4到摄像机3的光路L3组成。其中，L1和L2为光线穿越浑浊水体的部分，L3为光线穿越透明体的部分；图像采集时，通过使抵近式箱体尽可能与水下目标接近，即尽可能减少L1和L2，以减少浑浊水体对光线的衰减；抵近式箱体主要作用是增加了相机的工作距离，有效提高了浑浊水体环境下目标的可视范围。为此，(1)按照相机采集图形的尺寸和镜头的角度计算反射光路长度要求，设计透明体使L2+L3满足反射光路的长度要求。(2)通过调节采集箱体到目标的距离，这样使得L1和L2尽可能的小，并可以避免水中较大杂物遮挡采集窗4。(3)LED灯位于采集窗两侧，聚光中心指向透明采集窗中轴线，增强了光线强度，减少了阴影对图像的干扰，采集图像更清晰。通过上述方法，实现了浑浊水体目标的图像采集。本实施例的工作流程为：S1、检测装置各个部件是否完好，测试各功能是否正常工作，检查箱体水密性，将电源线缆和数据线缆与地面部分连接。S2、将装置吊入水中。如果工作环境为图4所示的垂直面或高坡度面，通过水下运动机器人运动到目标位置，使装置贴合于工作面。S3、开启采集装置，相机设为测试状态，根据相机获得的测试图片判断水体浑浊度并调节采集箱体高度，使图像清晰。转换相机至工作状态进行采集。S4、装置根据作业要求扫描所有作业面，对于如图4所示的立方体、圆柱体形工作面，可采用“上-下-上-下”的运动方式。S5、通过水上控制与数据处理单元记录采集图像与深度。S6、检测完成后将装置吊出水面，进行各部件清洗、保养。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下目标图像采集装置，其特征在于：包括抵近式箱体(1)和水下运动机器人(2)；其中，抵近式箱体(1)内安装有摄像机(3)，摄像机(3)镜头对应的箱体部位设有透明采集窗(4)；水下运动机器人(2)与抵近式箱体(1)固定连接，水下运动机器人(2)负责将抵近式箱体(1)移动到合适的目标位置。

【技术特征摘要】
1.一种水下目标图像采集装置，其特征在于：包括抵近式箱体(1)和水下运动机器人(2)；其中，抵近式箱体(1)内安装有摄像机(3)，摄像机(3)镜头对应的箱体部位设有透明采集窗(4)；水下运动机器人(2)与抵近式箱体(1)固定连接，水下运动机器人(2)负责将抵近式箱体(1)移动到合适的目标位置。2.根据权利要求1所述的水下目标图像采集装置，其特征在于：所述透明采集窗(4)的两侧设有照明单元。3.根据权利要求2所述的水下目标图像采集装置，其特征在于：所述照明单元包括至少两个LED灯(5)，LED灯(5)按照透明采集窗(4)轴线对称分布，每一LED灯(5)的聚光中心均指向透明采集窗(4)中轴线。4.根据权利要求1所述的水下目标图像采集装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐振民，
申请(专利权)人：南京本来信息技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32