[發(fā)明專利]一種深海生物測量裝置及其生物特征的測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711423076.5
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN107976148A
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭旻輝;張曦;張東聲;楊俊毅
• 申請（專利權(quán)）人: 國家海洋局第二海洋研究所
• 主分類號: G01B11/04
• 分類號: G01B11/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所11569
• 代理人: 王戈

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及深海生物立體觀測領(lǐng)域，特別是涉及一種深海生物測量裝置及其生物特征的測量方法。

背景技術(shù)

在對深海生命的探索中，水下攝像/照相作為一種直接的探索手段，操作相對簡單，很多情形下是獲取深海生物信息的唯一途徑。常規(guī)的水下相機(jī)只是關(guān)注于對深海生物的定性觀測，由于平面圖像的限制，無法進(jìn)行生物體長，體寬，體積以及形態(tài)分類鑒定所需的重要器官的三維形狀尺寸等參數(shù)的測量；目前也有學(xué)者提出了利用雙目視覺測量水下目標(biāo)物，但目前的技術(shù)還局限在對水下固定物的觀測測量，使用時需要將相機(jī)或其載體靜止于海底，才能精確計算觀測目標(biāo)。顯然前者只能提供視覺上的圖像，后者雖然可以進(jìn)行測量計算，但是這類觀測系統(tǒng)只能在靜止條件下使用，而遙控有纜潛水器(Remote Operated Vehicle，ROV)和無纜自主潛水器(Autonomous UnderwaterVehicle，AUV)等深潛器是運動平臺，因此，無法在ROV、AUV等深潛器上實時使用無法搭載在上面使用，更無法對游動的魚類進(jìn)行觀測，其實用意義不大。

由于技術(shù)手段的限制，以及很多深海生物，特別是魚蝦等活動能力很強(qiáng)的巨型底棲游泳動物和水母等柔軟、不成形的透明膠質(zhì)體生物，很難獲得實物樣品，造成深海生物學(xué)研究結(jié)果中缺少了這些生物的定量數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種深海生物測量裝置及其生物特征的測量方法，以解決現(xiàn)有的測量設(shè)備只能在靜止條件下使用，實用性低，無法測量游動的深海生物的生物特征的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種深海生物測量裝置，包括：深海相機(jī)、支架、耐高壓艙、水密接插件以及水下電纜；所述深海相機(jī)包括第一深海相機(jī)、第二深海相機(jī)；

所述耐高壓艙固定于所述支架的一側(cè)且與所述支架平行；

所述耐高壓艙的兩端設(shè)有水密接插件，所述水密接插件用于固定所述水下電纜，所述水下電纜用于連接所述耐高壓艙和所述深海相機(jī)，將所述深海相機(jī)所采集到的圖像傳送到所述耐高壓艙內(nèi)的中央處理器。

可選的，所述深海相機(jī)為具有耐壓光學(xué)窗口封裝的相機(jī)；所述深海相機(jī)與所述支架固定連接；所述第一深海相機(jī)和所述第二深海相機(jī)分別設(shè)于所述支架的兩端，兩個所述深海相機(jī)的光軸在同一平面上，并成夾角，角度介于15度－45度之間。

可選的，兩個所述深海相機(jī)進(jìn)行了內(nèi)參數(shù)和外參數(shù)的標(biāo)定，標(biāo)定參數(shù)保存在所述耐高壓艙內(nèi)的中央處理器中；所述內(nèi)參數(shù)包括第一深海相機(jī)和第二深海相機(jī)的焦距、主點坐標(biāo)、鏡頭畸變系數(shù)以及水下光學(xué)折射率，所述外參數(shù)包括第一深海相機(jī)和第二深海相機(jī)之間的空間位置和姿態(tài)關(guān)系。

一種深海底棲固著生物的生物特征測量方法，所述深海底棲固著生物的生物特征測量方法應(yīng)用于一種深海生物測量裝置，所述測量裝置包括：

深海相機(jī)、支架、耐高壓艙、水密接插件以及水下電纜；所述深海相機(jī)包括第一深海相機(jī)、第二深海相機(jī)；所述耐高壓艙固定于所述支架的一側(cè)且與所述支架平行；所述耐高壓艙的兩端設(shè)有水密接插件，所述水密接插件用于固定所述水下電纜，所述水下電纜用于連接所述耐高壓艙和所述深海相機(jī)，將所述深海相機(jī)所采集到的圖像傳送到所述耐高壓艙內(nèi)的中央處理器；

所述深海底棲固著生物的生物特征測量方法包括：

采用平面棋盤格標(biāo)定法確定第一內(nèi)參矩陣、第一外參矩陣、第二內(nèi)參矩陣以及第二外參矩陣；所述第一內(nèi)參矩陣以及所述第一外參矩陣是由所述第一深海相機(jī)所拍攝的圖像確定的；所述第二內(nèi)參矩陣以及所述第二外參矩陣是由所述第二深海相機(jī)所拍攝的圖像確定的；

同步獲取所述第一深海相機(jī)拍攝的第一圖像和所述第二深海相機(jī)拍攝的第二圖像；

根據(jù)所述第一內(nèi)參矩陣、所述第一外參矩陣、所述第二內(nèi)參矩陣、所述第二外參矩陣、所述第一圖像以及所述第二圖像確定匹配點；所述匹配點包括第一匹配點和第二匹配點；所述第一匹配點是根據(jù)所述第一圖像得到的，所述第二匹配點是根據(jù)所述第二圖像得到的；所述第一匹配點和所述第二匹配點為第一圖像和第二圖像上對應(yīng)于空間同一位置的像素點；

根據(jù)所述第一匹配點、所述第二匹配點、所述第一內(nèi)參矩陣、所述第一外參矩陣、所述第二內(nèi)參矩陣以及所述第二外參矩陣，采用光學(xué)三角法和迭代最近點算法建立深海底棲固著生物的整體三維模型；

根據(jù)所述深海底棲固著生物的整體三維模型測量所述深海底棲固著生物的生物特征；所述生物特征包括體長、體寬和體積，以及生物局部位置的長寬。