一种水下图像采集的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种水下图像采集的方法，包括步骤1：对采集器设定航行路线；步骤2：采集器上的声呐模块和可见光/光谱模块分别对水下进行图像采集并分别形成声呐图像和可见光/光谱图像；步骤3：对可见光/光谱图像进行加权融合处理，再结合声呐图像进行加权融合处理并将得到的图像进行数模转换形成模拟融合图像；步骤4：主控MCU模块接收图像信息并进行存储；一种水下图像采集的系统，包括声呐模块、光谱模块、图像处理模块、主控MCU模块、储存模块、姿态路线模块和动力系统模块。本发明专利技术具有图像清晰、噪音低。结构稳定的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种水下图像采集的方法和系统
本专利技术涉及水下图像采集
，特别是涉及一种水下图像采集的方法和系统。
技术介绍
随着人类对水下探测技术的不断完善，水下图像采集显得尤为重要，它能够清晰完整的对水下地形进行勘探，并呈现出三维图像，对水下技术的发展起到至关重要的作用。在进行水下图像采集过程中，由于水介质的强散射效应和快速功率衰减以及本身的波动特性，造成光源在水中会衰减和散射，造成图像采集会出现噪声大、成像背景不单一、对比度低，色彩发生偏移、图像畸形等问题。而且水越深，成像越难。现有技术中使用红外成像技术，需要自身发出红外光，接收物体反射回来的红外光后成像，红外光在水底的穿透性较差，具有较大的局限性，而且比较容易引其水底生物的注意和攻击，另外现有仪器体型大，操作复杂，局限性强
技术实现思路
针对上述现有技术不能满足产品新要求的矛盾，本专利申请所要解决的技术问题是如何提供一种图像清晰、噪音低、结构稳定的水下图像采集的方法和系统。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种水下图像采集的方法，包括以下步骤：步骤1：对采集器设定航行路线；步骤2：采集器上的声呐模块和可见光/光谱模块分别对水下进行图像采集并分别形成声呐图像和可见光/光谱图像；步骤3：对可见光/光谱图像进行加权融合处理，再结合声呐图像进行加权融合处理并将得到的图像进行数模转换形成模拟融合图像；步骤4：主控MCU模块接收图像信息并进行存储。进一步的，步骤2中，可见光/光谱模块在对水下进行图像采集时，CMOS在有光源的时候采集图像信息，在无光黑暗的情况下MEMS采集物体反射和自身射出的电磁波信号，进行图像信息获取。进一步的，步骤2中，声纳模块包括发射器和接收器，所述发射器垂直与航行方向，向四周各发射一个扇形脉冲，所述声波以球面的形式向外传播，碰到水底或者水中物体后产生散射，其中反射波以及后向散射波会按照原传播路线传播并被所述接收器接收。进一步的，步骤2中，在声呐模块采集图像时，需要对其进行斜距矫正和航迹补偿；所述斜距矫正运用下述公式进行计算：Yg＝Ys其中，width为声呐图像的宽度，(Xs，Ys)为原始图像上某点，(Xg,Yg)为斜距矫正后的平距图像的点；将点(Xs，Ys)的灰度值赋值给斜距矫正后的点(Xg,Yg)。进一步的，在进行航迹补偿时，包括以下步骤：A1：提取设定航线的WGS84大地坐标系坐标；A2：通过公式：X＝(N+H)*CosβCosLY＝(N+H)*CosβSinL转化为北京54平面直角坐标系的点，其中：β是纬度值，L是经度值，H是高度值，N是卯酉圈曲率半径，其值为：其中α为地球球体长半径，值为6378137，ε为椭球第一偏心率，其平方值为0.0066943799013A3：将所有像素序列的坐标完成内插处理，完成补偿。进一步的，在声呐模块生成的声呐图像为三维图像，主要包括以下步骤：B1：对声呐图像进行阈值分割、噪声去噪、结合阴影信息提取目标物；B2：生成二维高度图，并获取二维高度图中每一个像素点的高度值；B3：建立坐标系生成目标图像的三维图。进一步的，B2中获取高度值采用如下公式：其中，H是声呐高度，Rs是斜距，Ls是阴影长度，Rh是平距，Ht是目标物的高度，Lt是目标物的长度。进一步的，步骤3中对可见光/光谱图像进行加权融合处理前，先对可见光/光谱图像进行白平衡/均衡化等处理。一种水下图像采集的系统，包括声呐模块、光谱模块、图像处理模块、主控MCU模块、储存模块、姿态路线模块和动力系统模块；所述声呐模块是用于发射声呐声波，然后经过物体反射或反向散射回来被接收器接收，经过换能器处理形成电脉冲串，在经过处理形成声波图像信息；所述光谱模块是在有光时，CMOS收集物体的可见光信息形成物体的RGB图像；在无光时，MEMS开始工作，收集物体的电磁波信息，形成物体的光谱图像；所述图像处理模块用于处理声呐模块和光谱模块得到的图像信息，先对可见光/光谱信息进行白平衡和均衡化处理，进行加权融合，再与声呐图像进行加权融合，形成最终的数字信号物体图像；所述主控MCU模块是控制整个电控系统的运行，进行数据处理和数模转换；所述储存模块是用于储存物体的模拟信号图像和设定的线路信息；所述姿态路线模块是用于用户提前设定好路线，然后此系统是否按照此路线工作，如遇到不可逆的因素，记录整个系统的运行路线，反馈给到MCU模块，存储模块储存此信息；所述动力系统模块包括沉降系统和泵推进式系统，是根据姿态路线模块的信息以及MCU的指令，控制整个探测系统在水下的运行。综上，本专利技术具有以下优点：(1)声呐探测物体图像，利用坐标系的转换形成三维立体图；(2)利用MEMS去探测目标物的电磁波形成目标物的图像，无需外挂光源，而且成像图也不会像一般的水下图像呈蓝绿色，自身不发光，不会影响水下的正常生态，也不会引起水下生物的围观/攻击，图像采集的障碍变少；(3)整个系统采集的图像经过算法融合后，更加清晰，立体，色彩度也更好。附图说明图1为一种水下图像采集的方法的流程图。图2为一种水下图像采集的方法中目标物高度计算的示意图。图3为声呐三维坐标生成的示意图。图4为声呐三维坐标生成的流程图。图5为声呐图像与可见光/光谱模块图像融合过程的示意图。图6为一种水下图像采集系统的框架图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。在本专利技术的描述中，需要理解的是，方位词如“上、下”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。实施例1如图1-5所示，一种水下图像采集的方法和系统，一种水下图像采集的方法，包括以下步骤：步骤1：对采集器设定航行路线；步骤2：采集器上的声呐模块和可见光/光谱模块分别对水下进行图像采集并分别形成声呐图像和可见光/光谱图像；步骤3：对可见光/光谱图像进行加权融合处理，再结合声呐图像进行加权融合处理并将得到的图像进行数模转换形成模拟融合图像；步骤4：主控MCU模块接收图像信息并进行存储。进一步的，步骤2中，可见光/光谱模块在对水下进行图像采集时，CMOS在有光源的时候采集图像信息，在无光黑暗的情况下MEMS采集物体反射和自身射出的电磁波信号，进行图像信息获取。具体的：在有光的情况下，CMOS工作，采集水底物体反射/自身发射出的可见光信息，COMS把RGB图像信息转换成电信号，感光区的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下图像采集的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：对采集器设定航行路线；/n步骤2：采集器上的声呐模块和可见光/光谱模块分别对水下进行图像采集并分别形成声呐图像和可见光/光谱图像；/n步骤3：对可见光/光谱图像进行加权融合处理，再结合声呐图像进行加权融合处理并将得到的图像进行数模转换形成模拟融合图像；/n步骤4：主控MCU模块接收图像信息并进行存储。/n

【技术特征摘要】
1.一种水下图像采集的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：对采集器设定航行路线；
步骤2：采集器上的声呐模块和可见光/光谱模块分别对水下进行图像采集并分别形成声呐图像和可见光/光谱图像；
步骤3：对可见光/光谱图像进行加权融合处理，再结合声呐图像进行加权融合处理并将得到的图像进行数模转换形成模拟融合图像；
步骤4：主控MCU模块接收图像信息并进行存储。


2.根据权利要求1所述的一种水下图像采集的方法，其特征在于，步骤2中，可见光/光谱模块在对水下进行图像采集时，CMOS在有光源的时候采集图像信息，在无光黑暗的情况下MEMS采集物体反射和自身射出的电磁波信号，进行图像信息获取。


3.根据权利要求2所述的一种水下图像采集的方法，其特征在于，步骤2中，声纳模块包括发射器和接收器，所述发射器垂直与航行方向，向四周各发射一个扇形脉冲，所述声波以球面的形式向外传播，碰到水底或者水中物体后产生散射，其中反射波以及后向散射波会按照原传播路线传播并被所述接收器接收。


4.根据权利要求3所述的一种水下图像采集的方法，其特征在于，步骤2中，在声呐模块采集图像时，需要对其进行斜距矫正和航迹补偿；所述斜距矫正运用下述公式进行计算：



Yg＝Ys
其中，width为声呐图像的宽度，(Xs，Ys)为原始图像上某点，(Xg,Yg)为斜距矫正后的平距图像的点；
将点(Xs，Ys)的灰度值赋值给斜距矫正后的点(Xg,Yg)。


5.根据权利要求4所述的一种水下图像采集的方法，其特征在于，在进行航迹补偿时，包括以下步骤：
A1：提取设定航线的WGS84大地坐标系坐标；
A2：通过公式：
X＝(N+H)*CosβCosL
Y＝(N+H)*CosβSinL
转化为北京54平面直角坐标系的点，其中：β是纬度值，L是经度值，H是高度值，N是卯酉圈曲率半径，其值为：其中α为地球球体长半径，值为6378137，ε为椭球第一偏心率，其平方值为0.0066943799013
A3：...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚义广，孙建成，
申请(专利权)人：广东智芯光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44