[发明专利]一种自治水下机器人摄像系统

说明书

本发明涉及一种自治水下机器人摄像系统，包括辅助光源和水下摄像机；辅助光源和水下摄像机设置于自治水下机器人的正下方，且辅助光源和水下摄像机中心点的虚拟连线平行于自治水下机器人的轴线。本发明提供一种细长流体型自治水下机器人的摄像系统辅助光源布置方式，提升自治水下机器人水下细小目标探测的能力，通过辅助光源的布置使得水下成像效果达到最佳，本装置已经经过湖上、海上试验验证了其有效性。

技术领域

本发明涉及水下机器人图像采集领域，具体地说是一种自治水下机器人摄像系统。

背景技术

声呐是目前水下遥感探测的主要技术，作用距离远、成像范围大，但是，由于声呐分辨率较低且缺乏色彩信息，因此对水下管线(如电缆、通信缆等)、水听器等细小目标则难以实现有效的识别、定位。相比声呐，水下光学成像可获取高质量的光学图像，具有信息量大、分辨率高、色彩信息丰富、图像直观、符合人眼视觉特征等特点，利于细小目标的探测，是目前水下细小目标探测最直观有效手段。因此水下视频摄像系统可以有效的提高自治水下机器人的水下细小目标探测能力，拓展自治水下机器人的应用领域。

水下光学图像与地面光学图像，从成像分辨率角度，两者无区别。两者的区别主要是传播介质的不同。对于地面光学成像，传播介质是空气、雾、雨、雪以及大气悬浮颗粒会影响成像质量；对于水下光学成像，传播介质主要是水，水中的悬浮颗粒、悬浮生物以及湍流等会影响成像质量。与空气相比，水对光的衰减作用要大得多，因此，光在水中的穿透距离较近。此外，对于水下环境照度通常很低，因此需要辅助照明实现目标探测。由于水的散射吸收作用较强，存在较强的光向后散射，从而使图像的对比度降低，光强过强时水的向后散射增大，摄像机中会出现很多光斑影响成像质量，光强过弱时则达不到需要的穿透距离。而对于细长流体型的自治水下机器人来说，由于机器人空间限制，辅助光源的布置方式有限，布置方法相对困难。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自治水下机器人摄像系统，通过细长流体型自治水下机器人的摄像系统辅助光源布置方式，提升自治水下机器人水下细小目标探测的能力，通过辅助光源的布置使得水下成像效果达到最佳，本装置已经经过湖上、海上试验验证了其有效性。可有效降低水的向后反射影响，已使水下成像达到相当不错的效果。解决了细长流体型自治水下机器人水下细小目标识别能力不足，水下摄像系统辅助光源没有统一布置的问题。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种自治水下机器人摄像系统，包括辅助光源和水下摄像机；辅助光源和水下摄像机设置于自治水下机器人的正下方，且辅助光源和水下摄像机中心点的虚拟连线平行于自治水下机器人的轴线。

所述水下摄像机垂直向下照射，形成摄像机视场。

所述辅助光源与自治水下机器人的轴线成一定角度射出，射出方向的轴线照射在摄像机射出方向的中心轴线上，且相交于摄像机视场中心。

所述辅助光源到水下摄像机的距离在自治水下机器人轴线方向可调。

所述辅助光源与自治水下机器人的轴线成一定角度为：

其中，β为辅助光源与自治水下机器人的轴线成的角度，L是水下摄像机到视场平面的距离，R为辅助光源到水下摄像机的距离。

所述辅助光源到水下摄像机的距离为：

E_n＝E₀(1-α)^L