一种深海生物测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种深海生物测量装置。所述测量装置包括：第一深海相机和第二深海相机分别设于支架的两端，光轴在同一平面上，两个所述深海相机所采集到的图像经由水下电缆和水密接插件传送到耐高压舱内的中央处理器。采用本实用新型专利技术所提供的测量装置能够搭载在潜器上在运动条件下使用，并可原位动态测量身体柔性变化的深海生物，为深海生命科学研究提供新的技术手段。

A deep-sea biometric device

The utility model discloses a deep-sea biological measuring device. The measuring device includes: the first deep-sea camera and the second deep-sea camera are placed on both ends of the support, the optical axis is on the same plane, and the images collected by the two deep-sea cameras are transmitted to the central processor in the high pressure tank via underwater cables and water dense plug-ins. The measuring device provided by the utility model can be carried on the submersible under moving conditions and can be used to dynamically measure the flexible body of the deep sea creatures in situ, providing new technical means for the research of life science in the deep sea.

【技术实现步骤摘要】
一种深海生物测量装置
本技术涉及深海生物立体观测领域，特别是涉及一种深海生物测量装置。
技术介绍
在对深海生命的探索中，水下摄像/照相作为一种直接的探索手段，操作相对简单，很多情形下是获取深海生物信息的唯一途径。常规的水下相机只是关注于对深海生物的定性观测，由于平面图像的限制，无法进行生物体长，体宽，体积以及形态分类鉴定所需的重要器官的三维形状尺寸等参数的测量；目前也有学者提出了利用双目视觉测量水下目标物，但目前的技术还局限在对水下固定物的观测测量，使用时需要将相机或其载体静止于海底，才能精确计算观测目标。显然前者只能提供视觉上的图像，后者虽然可以进行测量计算，但是这类观测系统只能在静止条件下使用，而遥控有缆潜水器(RemoteOperatedVehicle，ROV)和无缆自主潜水器(AutonomousUnderwaterVehicle，AUV)等深潜器是运动平台，因此，无法在ROV、AUV等深潜器上实时使用无法搭载在上面使用，更无法对游动的鱼类进行观测，其实用意义不大。由于技术手段的限制，以及很多深海生物，特别是鱼虾等活动能力很强的巨型底栖游泳动物和水母等柔软、不成形的透明胶质体生物，很难获得实物样品，造成深海生物学研究结果中缺少了这些生物的定量数据。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种深海生物测量装置，以解决现有的测量设备只能在静止条件下使用，实用性低，无法测量游动的深海生物的生物特征的问题。为实现上述目的，本技术提供了如下方案：一种深海生物测量装置，包括：深海相机、支架、耐高压舱、水密接插件以及水下电缆；所述深海相机包括第一深海相机、第二深海相机；所述耐高压舱固定于所述支架的一侧且与所述支架平行；所述耐高压舱的两端设有水密接插件，所述水密接插件用于固定所述水下电缆，所述水下电缆用于连接所述耐高压舱和所述深海相机，将所述深海相机所采集到的图像传送到所述耐高压舱内的中央处理器。可选的，所述深海相机为具有耐压光学窗口封装的相机；所述深海相机与所述支架固定连接；所述第一深海相机和所述第二深海相机分别设于所述支架的两端，两个所述深海相机的光轴在同一平面上，并成夹角，角度介于15度－45度之间。可选的，两个所述深海相机进行了内参数和外参数的标定，标定参数保存在所述耐高压舱内的中央处理器中；所述内参数包括第一深海相机和第二深海相机的焦距、主点坐标、镜头畸变系数以及水下光学折射率，所述外参数包括第一深海相机和第二深海相机之间的空间位置和姿态关系。可选的，所述中央处理器的型号为ARMCortex-A9。根据本技术提供的具体实施例，本技术公开了以下技术效果：本技术所提供的深海生物测量装置可安装在ROV、AUV或载人潜器等运动平台上，能够观测并获得深海生物的体长、体宽、体积等生物学特征参数，突破了目前深海生物视像调查“有观无测”的现状，大大提高了深海观测平台的实用性，为深海生命科学研究提供一种新的技术手段。通过将两个深海相机和棋盘格标定板置于水下环境中，根据第一图像、第二图像以及棋盘格标定板的几何参数，基于非线性优化算法求解立体视觉相机的内外参数矩阵，从而可消除水下环境对测量系统的影响，保证建立三维模型和水下测量的准确性。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术所提供的测量装置结构图；图2为本技术所提供的深海底栖固着生物的生物特征测量方法流程图；图3为本技术所提供的深海生物图像的立体匹配算法流程图；图4为本技术所提供的深海柔性游泳生物的生物特征测量方法流程图；图5为本技术所提供的深海柔性生物的测量模型优化结构图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术的目的是提供一种深海生物测量装置及其生物特征测量方法，能够使得深海生物测量装置在运动平台下对有游动的深海生物进行观测，提高实用性以及测量模型的仿真精度，从而提高生物特征测量精度。为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。双目立体相机在深海环境下工作时，受到水介质折射的影响，导致镜头焦距和畸变系数改变，空气中的立体成像模型不再适用，针对这个问题，本技术将深海双目立体视觉相机(即第一深海相机和第二深海相机)封舱后，采用棋盘格标定板直接在水下进行双相机内外参数的标定，具体过程如下：将深海双目立体视觉相机和棋盘格标定板置于水下环境中，标定板置于相机视场内，能被两个相机同时观察，通过左右相机拍摄至少30对不同位姿的棋盘格标定板的水下图像，根据这些图片和棋盘格标定板的几何参数，基于非线性优化算法求解立体视觉相机的内外参数矩阵，通过水下标定，建立内外参数矩阵，可充分考虑水下折射对焦距和畸变系数的影响，从而可消除水下环境对测量系统的影响，保证水下测量和三维重建的准确性。其中，内参数矩阵，包括相机的焦距、主点坐标和畸变系数；外参数矩阵，包括旋转矩阵和平移向量；二者分别描述了相机的内部光学参数和两个相机之间的位置和姿态关系，二者一起构成了成像模型。图1为本技术所提供的测量装置结构图，如图1所示，深海相机，所述深海相机包括第一深海相机1-1、第二深海相机1-2；支架2、耐高压舱3、水密接插件4以及水下电缆5；所述第一深海相机和所述第二深海相机分别设于所述支架2的两端；所述耐高压舱3固定于所述支架2的一侧且与所述支架2平行；所述耐高压舱3的两端设有插线孔；所述插线孔用于接入所述水密接插件4，所述水密接插件4用于固定所述水下电缆5，所述水下电缆5用于连接所述耐高压舱3和所述深海相机，将所述深海相机所采集到的图像传送到所述耐高压舱3内的中央处理器。在实际应用中，所述深海相机与所述支架固定连接；所述第一深海相机和所述第二深海相机分别设于所述支架的两端，两个所述深海相机的光轴在同一平面上，并成夹角，角度介于15度－45度之间；两个所述深海相机进行了内参数和外参数的标定，标定参数保存在所述耐高压舱内的中央处理器中；所述内参数包括第一深海相机和第二深海相机的焦距、主点坐标、镜头畸变系数以及水下光学折射率，所述外参数包括第一深海相机和第二深海相机之间的空间位置和姿态关系。所述标定方法采用平面棋盘格标定法，将标准棋盘格置于所述两个相机的公共视场内并作动态变化，同步获取第一深海相机所拍摄的第一图像和第二深海相机所拍摄的第二图像组成图像组，利用标准棋盘格的共面性和多组图像的像元对应点建立非线性方程组，采用非线性优化算法求解所述两个相机的第一内参数矩阵、第一外参数矩阵和第二内参数矩阵、第二外参数矩阵，从而使所属测量装置具备三维测量的功能并消除镜头畸变和水下折射的影响。根据双相机公共观测视场和测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深海生物测量装置，其特征在于，包括：深海相机、支架、耐高压舱、水密接插件以及水下电缆；所述深海相机包括第一深海相机、第二深海相机；所述耐高压舱固定于所述支架的一侧且与所述支架平行；所述耐高压舱的两端设有水密接插件，所述水密接插件用于固定所述水下电缆，所述水下电缆用于连接所述耐高压舱和所述深海相机，将所述深海相机所采集到的图像传送到所述耐高压舱内的中央处理器。

【技术特征摘要】
1.一种深海生物测量装置，其特征在于，包括：深海相机、支架、耐高压舱、水密接插件以及水下电缆；所述深海相机包括第一深海相机、第二深海相机；所述耐高压舱固定于所述支架的一侧且与所述支架平行；所述耐高压舱的两端设有水密接插件，所述水密接插件用于固定所述水下电缆，所述水下电缆用于连接所述耐高压舱和所述深海相机，将所述深海相机所采集到的图像传送到所述耐高压舱内的中央处理器。2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述深海相机为具有耐压光学窗口封装的相机；所述深海相机与所述支架固定连接；所述第一深海...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑旻辉，张曦，张东声，杨俊毅，
申请(专利权)人：国家海洋局第二海洋研究所，
类型：新型
国别省市：浙江,33