[發明專利]一種頭盔式彩色圖像聲納及其成像方法

有效

• 申請號: 201410131019.X
• 申請日: 2014-04-02
• 公開（公告）號: CN103869323A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 王靜;楊景華
• 申請（專利權）人: 王靜
• 主分類號: G01S15/89
• 分類號: G01S15/89;B63C11/12;G02B27/01
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉

1.一種頭盔式彩色圖像聲納，其特征在于，包括聲納頭（1）、控制盒（2）、視頻眼鏡（3）；其中，所述聲納頭（1）能夠安裝在頭盔上，所述視頻眼鏡（3）能夠安裝在所述頭盔的眼部；所述聲納頭（1）通過水密電纜連接到控制盒（2），所述控制盒（2）還通過水密電纜與視頻眼鏡（3）相連；

所述聲納頭（1）在控制盒（2）的控制下向外部環境發射聲納信號并接收回波信號；所述控制盒（2）對聲納頭（1）所輸出的聲納回波信號進行處理，從中提取出外部環境的信息，然后將其轉換為二維圖像數據；所述二維圖像數據在所述視頻眼鏡（3）上顯示。

2.根據權利要求1所述的頭盔式彩色圖像聲納，其特征在于，所述聲納頭（1）包括步進電機（11）、收發合置換能器（12）、傳動軸（13）；其中，所述步進電機（11）通過傳動軸（13）與所述收發合置換能器（12）相連；所述步進電機（11）在一定角度之間往復轉動，進而通過傳動軸（13）帶動所述收發合置換能器（12）在該角度范圍之間往復轉動；所述收發合置換能器（12）在所述角度范圍內每隔一定的較小角度發射及接收一次聲納信號。

3.根據權利要求2所述的頭盔式彩色圖像聲納，其特征在于，所述收發合置換能器（12）包括一條形壓電陶瓷換能器（121）、半圓形殼體（122）以及引線軸（123）；所述條形壓電陶瓷換能器（121）位于所述半圓形殼體（122）內，在所述半圓形殼體（122）的下端安裝有所述引線軸（123），所述引線軸（123）與所述傳動軸（13）相連。

4.根據權利要求2所述的頭盔式彩色圖像聲納，其特征在于，所述聲納頭（1）的最外側包括有用于保護步進電機（11）部分傳動軸（13）的殼體，該殼體具有水密性，且能使得所述傳動軸（13）轉動靈活。

5.根據權利要求1所述的頭盔式彩色圖像聲納，其特征在于，所述控制盒（2）包括：信號預處理模塊（21）、信號處理模塊（22）、格式轉換模塊（23）、存儲模塊（24）、控制模塊（25）、電源（26）以及盒體（27）；其中，

所述信號預處理模塊（21）對所接收的聲納回波信號做包括放大、濾波在內的預處理操作，所述信號處理模塊（22）將經過預處理的信號做采樣、分析以及偽彩色編碼，得到二維圖像數據；所述格式轉換模塊（23）將二維圖像數據轉換為能夠在所述視頻眼鏡（3）上顯示的數據格式；所述存儲模塊（24）用于存儲所述二維圖像數據；所述控制模塊（25）對成像距離、信號增益、成像范圍角度進行控制，以及控制聲納的啟動與關閉。

6.根據權利要求5所述的頭盔式彩色圖像聲納，其特征在于，所述控制盒（2）還包括與外部陸上顯示設備相連接的接口，通過該接口，所述控制盒（2）能夠將所述二維圖像數據發送到外部陸上顯示設備，還能夠將用戶通過外部陸上顯示設備發送的數據顯示到所述視頻眼鏡（3）上。

7.根據權利要求5或6所述的頭盔式彩色圖像聲納，其特征在于，所述信號處理模塊（22）進一步包括采樣單元（221）、分析單元（222）、編碼單元（223）；所述采樣單元（221）對經過預處理的聲納信號進行采樣，得到采樣信號；所述分析單元（222）對采樣信號做FFT運算，得到反映信號強度的值；所述編碼單元（223）對所得到的反映信號強度的值做偽彩色編碼，即根據物體的反射系數找出每個點最適合顯示的顏色，從而生成二維圖像數據。

8.根據權利要求1所述的頭盔式彩色圖像聲納，其特征在于，所述視頻眼鏡（3）包括鏡片（31）、放大組件（32）、微型顯示器（33），三者在視頻眼鏡筒（34）內依次排列；其中，所述微型顯示器（33）根據所接收到的二維圖像數據生成二維圖像，用戶的目光通過鏡片（31）與放大組件（32）在所述微型顯示器（33）上看到能夠反映外部環境的二維圖像；所述視頻眼鏡筒（34）具有水密性。

9.基于權利要求1-8之一所述的頭盔式彩色圖像聲納所實現的成像方法，包括：

步驟1）、潛水員通過控制盒（2）開啟電源開關，并對成像距離、掃描角度范圍、信號增益進行設置；

步驟2）、所述聲納頭（1）中的收發合置換能器（12）接收到命令后開始向外發射聲脈沖；聲脈沖由前方目標反射后被所述收發合置換能器（12）接收，產生扇形顯示中的一線聲納信號，所產生的聲納信號傳輸到所述控制盒（2）中；

步驟3）、所述控制盒（2）對聲納信號包括放大、濾波在內的預處理，然后對聲納信號進行采樣，得到采樣信號；采樣信號經FFT運算后，得到反映信號強度的值，將這些值進行偽彩色編碼，生成扇形顯示圖像數據的一條線并存儲；

步驟4）、聲納頭（1）中的步進電機（11）按照設定的角度旋轉，在每個角度重復步驟2）、步驟3），形成扇形顯示圖像數據中的一條線，將聲納頭（1）在各個旋轉角度所得到的各條線的數據拼接后得到所述扇形顯示圖像數據；

步驟5）、當外接陸上顯示設備與所述控制盒（2）斷開時，上述扇形顯示圖像數據只進行格式轉換，轉換為能夠在視頻眼鏡（3）中顯示的數據格式，并將信號傳輸到視頻眼鏡（3）中；當外接陸上顯示設備與所述控制盒（2）連接時，二維圖像數據分為兩路進行傳輸，一路直接傳輸到外接陸上顯示設備進行顯示，同時，外接陸上顯示設備給潛水員發送信息，所發送的信息顯示在潛水員佩戴的視頻眼鏡（3）上，另一路經過格式轉換后，傳輸給所述視頻眼鏡（3）進行顯示。