[發明專利]一種自治水下機器人攝像系統

有效

• 申請號: 201611121032.2
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN108184040B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 周祺堃;張斌;鄭榮;楊博;沈俊鑫;馬艷彤
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 李巨智

本發明涉及一種自治水下機器人攝像系統，包括輔助光源和水下攝像機；輔助光源和水下攝像機設置于自治水下機器人的正下方，且輔助光源和水下攝像機中心點的虛擬連線平行于自治水下機器人的軸線。本發明提供一種細長流體型自治水下機器人的攝像系統輔助光源布置方式，提升自治水下機器人水下細小目標探測的能力，通過輔助光源的布置使得水下成像效果達到最佳，本裝置已經經過湖上、海上試驗驗證了其有效性。

技術領域

本發明涉及水下機器人圖像采集領域，具體地說是一種自治水下機器人攝像系統。

背景技術

聲吶是目前水下遙感探測的主要技術，作用距離遠、成像范圍大，但是，由于聲吶分辨率較低且缺乏色彩信息，因此對水下管線(如電纜、通信纜等)、水聽器等細小目標則難以實現有效的識別、定位。相比聲吶，水下光學成像可獲取高質量的光學圖像，具有信息量大、分辨率高、色彩信息豐富、圖像直觀、符合人眼視覺特征等特點，利于細小目標的探測，是目前水下細小目標探測最直觀有效手段。因此水下視頻攝像系統可以有效的提高自治水下機器人的水下細小目標探測能力，拓展自治水下機器人的應用領域。

水下光學圖像與地面光學圖像，從成像分辨率角度，兩者無區別。兩者的區別主要是傳播介質的不同。對于地面光學成像，傳播介質是空氣、霧、雨、雪以及大氣懸浮顆粒會影響成像質量；對于水下光學成像，傳播介質主要是水，水中的懸浮顆粒、懸浮生物以及湍流等會影響成像質量。與空氣相比，水對光的衰減作用要大得多，因此，光在水中的穿透距離較近。此外，對于水下環境照度通常很低，因此需要輔助照明實現目標探測。由于水的散射吸收作用較強，存在較強的光向后散射，從而使圖像的對比度降低，光強過強時水的向后散射增大，攝像機中會出現很多光斑影響成像質量，光強過弱時則達不到需要的穿透距離。而對于細長流體型的自治水下機器人來說，由于機器人空間限制，輔助光源的布置方式有限，布置方法相對困難。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種自治水下機器人攝像系統，通過細長流體型自治水下機器人的攝像系統輔助光源布置方式，提升自治水下機器人水下細小目標探測的能力，通過輔助光源的布置使得水下成像效果達到最佳，本裝置已經經過湖上、海上試驗驗證了其有效性。可有效降低水的向后反射影響，已使水下成像達到相當不錯的效果。解決了細長流體型自治水下機器人水下細小目標識別能力不足，水下攝像系統輔助光源沒有統一布置的問題。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：

一種自治水下機器人攝像系統，包括輔助光源和水下攝像機；輔助光源和水下攝像機設置于自治水下機器人的正下方，且輔助光源和水下攝像機中心點的虛擬連線平行于自治水下機器人的軸線。

所述水下攝像機垂直向下照射，形成攝像機視場。

所述輔助光源與自治水下機器人的軸線成一定角度射出，射出方向的軸線照射在攝像機射出方向的中心軸線上，且相交于攝像機視場中心。

所述輔助光源到水下攝像機的距離在自治水下機器人軸線方向可調。

所述輔助光源與自治水下機器人的軸線成一定角度為：

其中，β為輔助光源與自治水下機器人的軸線成的角度，L是水下攝像機到視場平面的距離，R為輔助光源到水下攝像機的距離。

所述輔助光源到水下攝像機的距離為：

E_n＝E₀(1-α)^L