[發明專利]一種應用于水下的三維掃描成像設備及成像方法

在審

• 申請號: 202011085398.5
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112254668A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 張賓;李苗;盧亞麗
• 申請（專利權）人: 青島圖海緯度科技有限公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;B63C11/52
• 代理公司: 合肥晨創知識產權代理事務所(普通合伙) 34162
• 代理人: 康培培

1.一種應用于水下的三維掃描成像設備，其特征在于，所述三維掃描設備搭載于無人潛水器ROV，所述三維掃描成像設備包括：掃描成像系統，云臺，耐壓控制艙，可旋轉機械臂，高速水密纜(8)、光纖復合纜(9)和水密纜(10)；

其中，所述掃描成像系統用于采集目標物的圖像信息；

所述云臺包括固定底座(5)，以及相互正交的第一步進電機(6)和第二步進電機(7)，所述掃描成像系統安裝于所述云臺上，所述第一步進電機(6)用于控制所述掃描成像系統水平方向移動，所述第二步進電機(7)用于控制所述掃描成像系統豎直方向移動；

所述耐壓控制艙包括耐壓殼體、電源轉換部分、視頻處理部分、圖像渲染部分以及信號傳輸部分，所述耐壓控制艙用于對所述掃描成像系統采集的圖像信息進行處理；

所述機械臂用于控制所述云臺在豎直方向上下移動，所述機械臂還可以控制所述云臺繞所述機械臂的軸線旋轉，所述可旋轉機械臂用于控制所述云臺垂直方向旋轉掃描或水平方向旋轉掃描；

所述掃描成像系統通過高速水密纜(8)與所述耐壓控制艙之間傳輸所述掃描成像系統采集的圖像信息，所述高速水密纜(8)還用于傳輸所述耐壓控制艙配置于所述掃描成像系統的設置參數，所述ROV與所述耐壓控制艙通過光纖復合纜(9)傳輸所述耐壓控制艙處理后的圖像信息，所述ROV與所述耐壓控制艙還通過光纖復合纜(9)傳輸掃描控制命令，所述耐壓控制艙與所述云臺之間通過水密纜(10)傳輸所述掃描控制命令，所述掃描控制命令，所述掃描控制命令用于驅動所述云臺按照所述掃描控制命令進行掃描，所述云臺與所述耐壓控制艙之間還通過水密纜(10)傳輸傳輸所述云臺的位置信息。

2.根據權利要求1所述的三維掃描成像設備，其特征在于，所述掃描成像系統包括線激光器(1)，黑白掃描相機(2)和彩色補償相機(3)，所述掃描成像裝置還包括LED照明燈(4)，所述LED照明燈用于為所述彩色補償相機(3)提供照明,所述線激光器(1)和所述黑白掃描相機(2)、所述彩色補償相機(3)位于同一水平線，所述掃描成像系統還包括2組由振鏡電機和振鏡鏡片組成的光學組件，所述2組光學組件用于調節所述線激光器(1)發出的激光光束的掃描范圍，所述黑白掃描相機(2)的采集幀數大于200幀/s，所述彩色補償相機(3)的采集幀數小于120幀/s。

3.根據權利要求2所述的三維掃描成像設備，其特征在于，所述掃描成像系統的殼體材質為鋁合金或鈦合金，所述線激光器(1)為功率在500mW和1W之間的藍綠線激光器，所述線激光器(1)與所述黑白掃描相機(2)的間距為20～30cm。

4.根據權利要求3所述的三維掃描成像設備，其特征在于，所述第一步進電機(6)和所述第二步進電機(7)的步長范圍為0.0005°～0.036°，所述云臺內部集成旋轉變壓器向所述耐壓控制艙反饋所述云臺的運動狀態。

5.一種用于水下的三維掃描成像方法，其特征在于，三維掃描成像設備包括云臺、掃描成像系統，耐壓控制艙和機械臂，所述掃描成像系統搭載于所述云臺，所述云臺搭載于所述機械臂，所述方法包括：

確定所述云臺以水平姿態到達目標成像位置；

接收掃描指令，并根據所述掃描指令控制所述掃描成像系統對所述目標成像物進行掃描，并獲取所述目標成像物的圖像信息，所述目標成像物的圖像信息包括所述目標成像物的灰度信息和色度信息；

對所述目標成像物的圖像信息進行處理，獲得所述目標成像物攜帶顏色的三維圖像。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述確定所述云臺以水平姿態到達目標成像位置，包括：

按照預定任務要求下降到預定深度，通過所述ROV搭載的傳感器及攝像機，確定目標成像物，保持坐底或懸浮狀態；

檢測所述掃描成像系統的狀態，并回傳岸站控制端，當所述掃描成像系統有故障時，返回錯誤代碼；

當所述掃描成像系統正常時，所述掃描成像系統內置的姿態傳感器檢測所述掃描成像系統的姿態是否為水平狀態，如果為非水平，則通過所述云臺調整所述掃描成像系統的姿態為水平狀態。