[发明专利]一种基于超声波的水下虚拟现实成像系统及其应用方法

说明书

本发明属于超声测量技术领域，具体地说，涉及一种基于超声波的水下虚拟现实成像系统及其应用方法，公开了一种基于超声波的水下虚拟现实成像系统，包括如下模块：超声换能器模块；超声相控阵控制模块；成像处理模块；虚拟影像模块；显示模块。还公开了一种基于超声波的水下虚拟现实成像系统的应用方法，包括如下步骤：发射超声波；接收超声波；传输信号；3D建模；虚拟图像转化；图像显示。本发明的一种基于超声波的水下虚拟现实成像系统及其应用方法利用超声波反射获取水下狭窄环境中的相关信息，在VR设备中直接显示，能够有效的辅助潜水人员在水中进行行动时准确的做出各种判断，进而降低潜水人员在水下行动时，所遇到的危险。

技术领域

本发明属于超声测量技术领域，具体地说，涉及一种基于超声波的水下虚拟现实成像系统及其应用方法。

背景技术

在极深或浑浊的水下狭窄环境中（如溶洞和地下水道等环境），由于水体中的水分子和水体中含有的各种物质都对光有吸收作用，因此即使依靠强光，可视的距离往往很短，甚至于无法形成有效视觉，在如溶洞探险或救援行动等行动中，潜水人员在复杂水下环境中由于视觉的限制，无法看清水下环境情况，容易遇到如碰撞崖壁，掉落孔洞，设置遇到水底暗流等危险，十分不利于行动的展开。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题在于提供一种基于超声波实时检测水下环境情况，并实时将水下环境形成虚拟影像提供给潜水人员以使潜水人员能够更清晰的获取水下环境的水下虚拟现实成像系统及其应用方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：

一种基于超声波的水下虚拟现实成像系统，包括如下模块：

超声换能器模块，用于发射和接收超声波；

超声相控阵控制模块，用于控制超声换能器模块发射出超声波对水下环境进行检测，并超声换能器模块接收到的反射回来的超声波转化为超声信号，并将超声信号进行传输；

成像处理模块，用于处理从超声相控阵控制模块传输而来的超声信号，依据超声信号进行实时的3D/4D图像建模与3D/4D图像重建；

虚拟影像模块，用于将成像处理模块中建立或重建的3D/4D图像转换为立体图像；

显示模块，用于显示虚拟影像处理完成后的立体图像。

具体的，所述成像处理模块中还设有如下模块：

成像增强模块，用于依据从超声相控阵控制模块传输而来的超声信号，对应在3D/4D图像中叠加环境、距离、尺寸信息。

具体的，所述成像增强模块中包含如下模块：

距离测量模块，用于依据从超声相控阵控制模块传输而来的超声信号，按照超声测距原理，测量水中异物与检测点之间的距离，并将对应的数据叠加到3D/4D图像中；

尺寸测量模块，用于依据从超声相控阵控制模块传输而来的超声信号，按照超声缺陷检测原理测量水中异物是否存在孔洞并判断孔洞的尺寸，最后对应的数据叠加到3D/4D图像中；

水体测量模块，用于依据从超声相控阵控制模块传输而来的超声信号，按照多普勒成像的原理测量水体的流动方向与流动速率，按照声衰减测量的原理测量水体的浑浊程度，最后将对应的数据叠加到3D/4D图像中。

具体的，所述超声换能器模块由至少一个超声换能器按阵列排布的方式构成。

优选的，所述显示模块为VR设备。

本发明解决上述技术问题的另一种技术方案为：

一种用于如上述基于超声波的水下虚拟现实成像系统的应用方法，包括如下步骤：

发射超声波，超声相控阵控制模块控制超声换能器模块进行超声波的发射，开始超声检测；