[發(fā)明專利]一種水下攝像系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710429607.5
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107329421A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設計）人: 唐智杰
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G05D1/00;G05D1/10;G05D3/12;G05D25/02;H04N5/225;H04N5/232;H04N5/235;H04N5/247;H04N13/02
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙)31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發(fā)明涉及機器人領域，特別是涉及一種應用于水下環(huán)境攝像的水下攝像系統(tǒng)。

背景技術

在進行水下環(huán)境攝像過程中，攝像機載體水下機器人不可避免會受到環(huán)境水流的擾動，會導致水下攝像過程中攝像目標跟蹤失敗、攝像漂移的問題，同時為了能夠更好的實現(xiàn)水下環(huán)境攝像，需要進行不同背景色系光源的調(diào)整和水下圖像深度信息的獲取，以達到水下立體攝像的效果。

中國實用新型專利說明書公開(公告)號: CN203872256U公開了一種“水下攝像系統(tǒng)”，可以實現(xiàn)水下環(huán)境攝像，但是該水下攝像系統(tǒng)無法實現(xiàn)水下立體攝像和水下抗擾動平穩(wěn)控制等功能。

中國實用新型專利說明書公開(公告)號: CN201869283U公開了一種“水下攝像裝置及系統(tǒng)”可以實現(xiàn)水下攝像，但是其沒有考慮水下攝像系統(tǒng)的載體，無法實現(xiàn)水下抗擾動平穩(wěn)控制和水下環(huán)境背景光源調(diào)整等功能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種在復雜水下環(huán)境下具體多背景穩(wěn)定立體拍攝的水下攝像系統(tǒng),以滿足水下多功能攝像的需要。

為達到上述目的，本發(fā)明的構思是：本發(fā)明采用雙攝像機構建雙目視覺系統(tǒng)實現(xiàn)立體攝像機能，通過姿態(tài)傳感器和三軸運動云臺組合構成姿態(tài)穩(wěn)定控制閉環(huán)回路實現(xiàn)在水流擾動情況下攝像作業(yè)的連續(xù)平穩(wěn)控制，采用多基色大功率LED陣列構建多光源背景照明系統(tǒng)，可以對水下攝像提供多基色組合背景光源照明，獲得多背景光照攝像效果。

根據(jù)上述發(fā)明構思，本發(fā)明采用下述技術方案：

一種水下攝像系統(tǒng)，包括：一個水下機器人機構、兩個攝像機、一個彩色LED照明燈、一個三軸運動平臺、一個主控制系統(tǒng)、一個姿態(tài)傳感系統(tǒng)、運動驅動機構和一個遠程控制平臺，其特征在于：所述水下機器人機構內(nèi)安裝有兩個攝像機、彩色LED照明燈、三軸運動平臺、主控制系統(tǒng)、姿態(tài)傳感系統(tǒng)和運動驅動機構，所述主控制系統(tǒng)通過光纖與遠程控制平臺相連，用于實現(xiàn)實時遠程控制和圖像數(shù)據(jù)傳輸控制，所述主控制系統(tǒng)分別與所述兩個攝像機、彩色LED照明燈、三軸運動平臺、姿態(tài)傳感系統(tǒng)和運動驅動機構相連，用于實現(xiàn)水下機器人機構在水中的運動控制、水下環(huán)境照明控制、根據(jù)姿態(tài)傳感系統(tǒng)所獲得的姿態(tài)信息實時調(diào)控三軸運動平臺用于保持攝像機的姿態(tài)穩(wěn)定和目標跟蹤、實時展開水下環(huán)境的雙目攝像和拍照功能。

兩個上述攝像機組合構成水下雙目攝像系統(tǒng)，可以實現(xiàn)水下圖像的立體攝像功能和拍照功能，獲得所攝圖像的深度信息。

上述彩色LED照明燈采用白、紅、綠、藍四種大功率可控LED組成彩色可變照明燈，用于實現(xiàn)水下環(huán)境背景的多變可調(diào)彩色照明。

上述三軸運動平臺用于固定兩個所述攝像機，用于實現(xiàn)所述攝像機的姿態(tài)控制，以便于完成目標跟蹤和抗擾動穩(wěn)定控制。

上述姿態(tài)傳感系統(tǒng)采用九軸自由度傳感器GY-85，九軸自由度傳感器包括三軸加速度計ADXL345、三軸陀螺儀ITG3205和三軸磁力計HMC5883L；所述姿態(tài)傳感系統(tǒng)用于獲得當前水下機器人的運動能夠姿態(tài)信息和加速度信息，以便于判斷當前水下機器人所處環(huán)境的涌流驅動情況和自身電機驅動情況，為水下攝像機姿態(tài)控制提供參考。

上述運動驅動機構是包括多個螺旋槳機構組成的水下機器人運動驅動機構，用于實現(xiàn)水下機器人的沉浮、前行、后退和轉向的運動控制。

上述遠程控制平臺主要用于實現(xiàn)遠程水下機器人控制和遠程圖像監(jiān)控、圖像顯示和存儲的功能。

上述主控制系統(tǒng)包括微處理器、功率驅動模塊、通訊模塊、存儲模塊和電源管理模塊，所述微處理器經(jīng)所述功率驅動模塊分別與所述運動驅動機構、所述彩色LED照明燈和所述三軸運動平臺相連實現(xiàn)所述水下機器人機構的運動控制、水下環(huán)境照明和所述攝像機的姿態(tài)控制，所述微處理器經(jīng)所述通訊模塊采用光纖通訊模式與所述遠程控制平臺實現(xiàn)遠程通訊控制和實時數(shù)據(jù)傳輸，所述微處理器采用IIC總線與所述姿態(tài)傳感系統(tǒng)相連獲得姿態(tài)信息，最終實現(xiàn)水下機器人機構在水中的運動控制、水下環(huán)境照明控制、根據(jù)姿態(tài)傳感系統(tǒng)所獲得的姿態(tài)信息實時調(diào)控三軸運動平臺用于保持攝像機的姿態(tài)穩(wěn)定和目標跟蹤、實時展開水下環(huán)境的雙目攝像和拍照功能。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著進步：本發(fā)明采用大功率多基色LED陣列實現(xiàn)水下環(huán)境背景的多變可調(diào)彩色照明，采用姿態(tài)傳感器配合三軸運動平臺實現(xiàn)水下攝像機的姿態(tài)平穩(wěn)控制，采用雙攝像機構成雙目視覺系統(tǒng)，可以實現(xiàn)水下圖像深度信息的獲取并且能夠實現(xiàn)水下環(huán)境圖像的立體實現(xiàn)。

附圖說明

附圖1是水下攝像系統(tǒng)的結構示意圖。