[發明專利]一種水域上轉換熒光渦旋檢測裝置及其檢測方法

在審

• 申請號: 202111494038.5
• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN114076590A
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 付姚;胡雅茜;溫永盛;曾瑞浪;李豎斌
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G01C13/00
• 分類號: G01C13/00;G01N21/64
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 徐華燊;李洪福

1.一種水域上轉換熒光渦旋檢測裝置，其特征在于，安裝在航行器上，包括：外殼以及封裝在外殼內的激光發射器、納米顆粒儲存倉和圖像采集處理系統，所述納米顆粒儲存倉、激光發射器和圖像采集處理系統從上到下依次布置；

所述激光發射器和所述納米顆粒儲存倉均與圖像采集處理系統相連，所述激光發射器用于向擬探測方向發出紅外激光進行照射；所述納米顆粒儲存倉用于向擬探測方向發射裝有親水型上轉換納米粉體的彈丸，所述彈丸在指定區域爆破，釋放上轉換納米粒子，所述上轉換納米粒子處于紅外激光的照射范圍內，其在紅外激光光束的激發下發射可見光并呈現光學影像；所述圖像采集處理系統用于采集光學影像數據，通過處理及顯示，用以判定水域的湍流情況；

所述圖像采集處理系統包括圖像采集模塊、圖像處理模塊和圖像顯示模塊，所述圖像采集模塊同時與所述激光發射器和所述納米顆粒儲存倉相連，用于采集光學影像數據；所述圖像處理模塊通過網線分別與圖像采集模塊和圖像顯示模塊相連，用于接收所述圖像采集模塊采集的原始光學影像數據，對其進行圖像增強處理，并將處理后的圖像傳輸給圖像顯示模塊進行顯示。

2.根據權利要求1所述的水域上轉換熒光渦旋檢測裝置，其特征在于，所述納米顆粒存儲倉設置在距離外殼頂部1cm處。

3.根據權利要求1所述的水域上轉換熒光渦旋檢測裝置，其特征在于，所述激光發射器設置在所述納米顆粒存儲倉正下方1.5cm處，以俯角5°出射紅外激光，并經設置的擴束鏡進行擴束。

4.根據權利要求1所述的水域上轉換熒光渦旋檢測裝置，其特征在于，所述圖像采集處理系統設置在所述激光發射器正下方2cm處，其距離外殼底部1cm。

5.根據權利要求1所述的水域上轉換熒光渦旋檢測裝置，其特征在于，所述圖像采集處理系統采用一體化硬件采集和處理設計方案，圖像采集和處理任務通過同一塊硬件板卡實現，兩者間的數據交換通過板內總線、FIFO或雙RAM交替實現，圖像采集由專用的數字轉換模塊完成，圖像處理通過專用DSP或DSP陣列模塊實現，模塊間采用緊耦合一體化設計。

6.一種如權利要求1-5任意一項權利要求所述的水域上轉換熒光渦旋檢測裝置的檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、航行器所搭載的激光發射器向擬探測方向以俯角5°發出紅外激光進行照射；

步驟二、同時，航行器的納米顆粒儲存倉向擬探測方向發射裝有親水型上轉換納米粉體的彈丸，彈丸在指定區域爆破，釋放上轉換納米粒子；

步驟三、上轉換納米粒子在紅外激光光束的激發下發射可見光，呈現光學影像；

步驟四、航行器攜帶的圖像采集處理系統采集光學影像，經處理后用以判定水域的湍流情況；其中，在激光發射器和納米顆粒儲存倉同時發射激光探照及上轉換納米粉體彈丸后，觸發圖像采集模塊采集光學影像數據，并將光學影像數據傳輸至圖像處理模塊，圖像處理模塊對光學影像數據進行圖像增強處理后傳輸至圖像顯示模塊進行顯示。

7.根據權利要求6所述的水域上轉換熒光渦旋檢測裝置的檢測方法，其特征在于，所述步驟一中，航行器所搭載的激光發射器向擬探測方向發出紅外激光進行照射的方法為：當航行器行至未知水域時，由航行器搭載的激光發射器向擬探測方向以俯角5°發出808nm紅外激光，經擴束后向前照射。