一種基于圖像的水下物體采集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于水下機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于圖像的水下物體采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在未來海洋開發(fā)的過程中，由于人很難進(jìn)行水下作業(yè)，自主水下采集裝置必定成為水下檢測(cè)、海洋資源采集的必備工具。而水下環(huán)境復(fù)雜，現(xiàn)有的水下環(huán)境、地形、物體檢測(cè)的手段無法很好的對(duì)水下進(jìn)行檢測(cè)和重現(xiàn)；而圖像所攜帶的信息直觀，且信息量大。所以，具備一種圖像的水下自主物體采集裝置就顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于圖像的水下物體采集裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中無法對(duì)水下環(huán)境精確測(cè)量和重現(xiàn)的技術(shù)問題。
[0004]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題，技術(shù)方案如下:
[0005]一種基于圖像的水下物體采集裝置，包括基體和設(shè)置在基體內(nèi)的電源管理單元、圖像采集單元、數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)單元、運(yùn)動(dòng)控制單元，所述電源管理單元分別與圖像采集單元、數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)單元和運(yùn)動(dòng)控制單元之間電連接，圖像采集單元和運(yùn)動(dòng)控制單元分別與數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)單元之間電連接。
[0006]所述電源管理單元包括鋰電池和充電保護(hù)電路，所述鋰電池為聚合物充電鋰電池。
[0007]所述圖像采集單元包括水下探照燈、水下攝像頭以及圖像數(shù)字化電路，水下探照燈、水下攝像頭分別與圖像數(shù)字化電路和數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)單元之間電連接。
[0008]所述數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)單元包括一個(gè)ARM9的處理器和一個(gè)存儲(chǔ)器。
[0009]所述運(yùn)動(dòng)控制單元包括兩個(gè)機(jī)械臂。
[0010]數(shù)據(jù)分析單元采用ARM9系列處理器，分析圖像數(shù)據(jù)，從中識(shí)別出目標(biāo)，并控制整個(gè)水下物體采集裝置的水下行為；運(yùn)動(dòng)控制單元可分為1)運(yùn)動(dòng)控制模塊:控制水下物體采集裝置在水下的運(yùn)動(dòng)軌跡。2)物體抓取模塊:由兩個(gè)機(jī)械臂組成，對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行抓取。
[0011]進(jìn)一步地，上述電源管理單元由鋰電池充電裝置、鋰電池、開關(guān)電源組成。電源管理單元和其他三個(gè)單元相連接，為其他三個(gè)單元提供電能供應(yīng)。
[0012]圖像采集單元通過高清水下攝像頭，實(shí)時(shí)采集圖像，并將實(shí)時(shí)圖像數(shù)字化。當(dāng)水下光線不足時(shí)，水下探照燈為水下攝像頭提供額外光照，圖像數(shù)字化電路將采集到的水下圖像進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)化，并將數(shù)字化的圖像送到圖像總線上。
[0013]數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)單元核心為一個(gè)ARM9的處理器和存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)分析單元讀取由圖像采集單元送來的水下圖像數(shù)據(jù)，將這些圖像存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，并對(duì)水下圖像數(shù)據(jù)做圖像處理及目標(biāo)識(shí)別，從中提取并標(biāo)記出目標(biāo)物體，然后對(duì)運(yùn)動(dòng)控制單元下達(dá)相應(yīng)的指令，以采集目標(biāo)物體。
[0014]運(yùn)動(dòng)控制單元一方面基于水下推進(jìn)器，控制水下物體采集裝置在水中的運(yùn)動(dòng)軌跡；另一方面要使用水下機(jī)械臂，對(duì)識(shí)別到的水下目標(biāo)物體進(jìn)行采集。
[0015]本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案具有以下有益效果:
[0016]1、本實(shí)用新型能實(shí)時(shí)拍攝水下環(huán)境的圖像，并將水下圖像存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，用以后續(xù)水下環(huán)境分析。
[0017]2、本實(shí)用新型可以實(shí)時(shí)對(duì)圖像進(jìn)行分析，從中提取目標(biāo)，并自主循跡到目標(biāo)物周圍，對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行采集，無需人工干預(yù)。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型基于圖像的水下物體采集裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0019]圖2為本實(shí)用新型基于圖像的水下物體采集裝置的工作流程圖。
[0020]圖3為本實(shí)用新型基于圖像的水下物體采集裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方案
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)技術(shù)方實(shí)施做進(jìn)一步詳細(xì)的描述:
[0022]如圖1-3所示，一種基于圖像的水下物體采集裝置包括四個(gè)單元:電源管理單元
1、圖像采集單元2、數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)單元3、運(yùn)動(dòng)控制單元4。
[0023]其中，電源管理單元1，電源管理單元1的核心部分為一個(gè)8.4V8000mAh的聚合物鋰電池，加上對(duì)應(yīng)的充電保護(hù)電路，為鋰電池提供充電服務(wù)。使用開關(guān)電源為圖像采集單元、數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)單元、運(yùn)動(dòng)控制單元提供穩(wěn)定的直流電源。
[0024]圖像采集單元2，主要為一個(gè)水下探照燈、水下攝像頭以及圖像數(shù)字化電路。當(dāng)水下光線不足時(shí)，會(huì)控制探照燈提供輔助光源，在水下光源充足時(shí)則自動(dòng)關(guān)閉探照燈。水下攝像頭會(huì)實(shí)時(shí)的拍攝水下環(huán)境的圖像，并經(jīng)過圖像數(shù)字化電路將拍攝到的圖像數(shù)字化，發(fā)送到圖像數(shù)據(jù)總線上。
[0025]數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)單元3，數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)單元主要包括一個(gè)ARM9的處理器以及一個(gè)存儲(chǔ)器。ARM9處理器讀取圖像采集單元過來的圖像數(shù)據(jù)，對(duì)圖像做基本的去噪、圖像增強(qiáng)處理后，對(duì)圖像做特征提取，并檢測(cè)目標(biāo)物體是否存在。如果檢測(cè)到目標(biāo)物體，隨之對(duì)其定位及跟蹤，并控制水下物體采集裝置移動(dòng)到目標(biāo)物體周圍，對(duì)其進(jìn)行采集操作。對(duì)于采集到的圖像數(shù)據(jù)，在需要的時(shí)候，可以將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，以便隨后可以更好的對(duì)水下環(huán)境進(jìn)行分析。
[0026]運(yùn)動(dòng)控制單元4，運(yùn)動(dòng)控制單元其功能一、是利用水下推進(jìn)裝置，在數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)單元3的控制指令下，控制水下物體采集轉(zhuǎn)置的運(yùn)動(dòng)軌跡；其功能二、是利用一對(duì)水下機(jī)械臂，在水下物體采集裝置移動(dòng)到目標(biāo)物體旁邊時(shí)，對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行采集和抓取操作。
[0027]如圖2所示，利用該基于圖像的水下物體采集裝置對(duì)水下物體的采集過程如下:
[0028]步驟1:基于采集到的圖像，分析當(dāng)前水下光照強(qiáng)度，如果光照強(qiáng)度足夠，則不打開水下探照燈，如果光照強(qiáng)度不足，則打開探照燈，提供輔助光源；
[0029]步驟2:圖像采集單元2采集水下圖像，并將水下圖像傳輸給單元3 ；
[0030]步驟3:數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)單元3對(duì)水下圖像做初步的圖像增強(qiáng)之后，判斷是否在圖像中識(shí)別到目標(biāo)物體，如果識(shí)別到了則進(jìn)入步驟4，如果沒有識(shí)別到目標(biāo)物體，則隨機(jī)移動(dòng)水下采集裝置，并返回步驟1 ;
[0031]步驟4:數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)單元3在識(shí)別到了目標(biāo)物體后，對(duì)目標(biāo)物體易拉定位，并控制水下采集裝置向目標(biāo)物體移動(dòng)。同時(shí)跟蹤目標(biāo)物體，如果到達(dá)目標(biāo)物體易拉罐周圍，則停止跟蹤，否則繼向目標(biāo)物體移動(dòng)，并跟蹤目標(biāo)物體；
[0032]步驟5:運(yùn)動(dòng)控制單元4在水下采集轉(zhuǎn)置移動(dòng)到目標(biāo)物體周圍后，使用機(jī)械臂，對(duì)目標(biāo)物體易拉罐進(jìn)行抓取操作，采集目標(biāo)物體。
[0033]本實(shí)用新型中涉及的未說明部份與現(xiàn)有技術(shù)相同或采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于圖像的水下物體采集裝置，其特征在于，包括基體和設(shè)置在基體內(nèi)的電源管理單元、圖像采集單元、數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)單元、運(yùn)動(dòng)控制單元，所述電源管理單元分別與圖像采集單元、數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)單元和運(yùn)動(dòng)控制單元之間電連接，圖像采集單元和運(yùn)動(dòng)控制單元分別與數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)單元之間電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像的水下物體采集裝置，其特征在于，所述電源管理單元包括鋰電池和充電保護(hù)電路，所述鋰電池為聚合物充電鋰電池。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像的水下物體采集裝置，其特征在于，所述圖像采集單元包括水下探照燈、水下攝像頭以及圖像數(shù)字化電路，水下探照燈、水下攝像頭分別與圖像數(shù)字化電路和數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)單元之間電連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像的水下物體采集裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)單元包括一個(gè)ARM9的處理器和一個(gè)存儲(chǔ)器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像的水下物體采集裝置，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)控制單元包括兩個(gè)機(jī)械臂。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于圖像的水下物體采集裝置，包括基體和設(shè)置在基體內(nèi)的電源管理單元、圖像采集單元、數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)單元、運(yùn)動(dòng)控制單元，所述電源管理單元分別與圖像采集單元、數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)單元和運(yùn)動(dòng)控制單元之間電連接，圖像采集單元和運(yùn)動(dòng)控制單元分別與數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)單元之間電連接。本實(shí)用新型能實(shí)時(shí)的拍攝水下環(huán)境的圖像，并將水下圖像存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，并實(shí)時(shí)對(duì)圖像進(jìn)行分析，從中提取目標(biāo)，并自主循跡到目標(biāo)物周圍，對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行采集，無需人工干預(yù)。
【IPC分類】G01C13/00
【公開號(hào)】CN204963860
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520674701
【發(fā)明人】段瀟瀟, 王敏, 婁保東, 崖信軒, 許炳招, 王玉奇
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年9月2日