[实用新型]一种拖曳式水下荧光光谱成像仪

说明书

本实用新型公开了一种拖曳式水下荧光光谱成像仪，包括拖曳体和通过内部支架安装在拖曳体内部的照明模块、荧光光谱成像单元、彩色图像成像单元、高度测量单元、控制单元和电源模块；所述照明模块、荧光光谱成像单元、彩色图像成像单元和高度测量单元均与控制单元相连，电源模块为整个拖曳式水下荧光光谱成像仪提供工作电压；其中所述照明模块用于激发海底生物的荧光；所述光谱成像单元记录发光物体的荧光光谱图像；所述彩色图像成像单元记录发光物体的彩色图像。本实用新型结构合理、操作简单，能够快速的拍摄到水下物体的偏振图像。

技术领域

本实用新型设计一种水下光谱成像仪，特别是一种用于水下目标荧光探测的拖曳式荧光光谱成像仪。

背景技术

拖曳式水下成像装置因其便利性、易操作性，常常被搭载于科考船、ROV、AUV上，是一种常见的图像获取手段。目前水下成像装置大多使用普通RGB成像仪。但是，由于水体本身对光的选择性吸收(对红光强烈的吸收)、水中悬浮颗粒物的散射等影响，拍摄得到的彩色图像对比度低、颜色保真度差，普通RGB成像仪已经不能满足精细化探测的需求。

相较于普通RGB成像仪，光谱成像仪可将成像波段细分，在获取图像空间形态学信息(图像信息)的同时，也可得到成像目标物的光谱信息，得到“光谱数据立方体”，其光学信息更丰富、对颜色的辨别能力更强。近年来，研究发现，水下物体，如珊瑚、海草等，在短波长蓝色光源照明下，可被激发出红色、绿色等不同颜色的荧光。但是，荧光信号强度相对于照明光源很低，水下光谱仪成像仪成像波段范围小，可滤除短波长的激发光，只在荧光信号波长范围内的进行成像。

然而，当前市面上的水下光谱成像仪仅包括成像装置，并未装配合适的激发光源，系统集成性较低，难以直接用于水下荧光光谱成像。此外，目前常见的的水下光谱成像仪为推扫式成像仪，需在固定轨道上，进行线扫描成像后再进行图像拼接，不适用于无固定轨道的水下拖曳式具有成像。因此，拖曳式水下荧光光谱成像仪具有极大的市场可能性与技术创新性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺点和不足，提供一套拖曳式水下荧光光谱成像仪及成像方法，该装置通过近距离短波激光照射激发海底物体荧光，使用RGB彩色摄像机记录发光物体细节，使用光谱成像仪记录荧光光谱图像。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种拖曳式水下荧光光谱成像仪，包括拖曳体和通过内部支架安装在拖曳体内部的电源模块、荧光光谱成像单元、彩色图像成像单元、照明模块、高度测量单元、控制单元；所述照明模块、荧光光谱成像单元、彩色图像成像单元和高度测量单元均与控制单元相连，其中电源模块为整个拖曳式水下荧光光谱成像仪提供工作电压，在控制单元的控制下照明模块向海底目标物发射特定波长的荧光激发光，荧光光谱成像单元对海底目标物所激发出的荧光成像，彩色图像成像单元对目标物及其周围环境成像，高度测量单元估计拖曳体姿态并估计拖曳体离底距离。

进一步的，所述拖曳体主要由腔体和安装在腔体下方的下端盖组成；所述拖曳体前方有用于连接拖曳缆的环状接口，腔体上方安装有水密接插件；所述水密接插件用于拖曳体内部与外部实现信号传输和电力传输；所述下端盖上嵌有一块透明耐压玻璃，并为高度测量单元预留安装孔洞。

进一步的，所述荧光光谱成像单元包括第一成像镜组、液晶可调滤光器和光谱相机；所述第一成像镜组、液晶可调滤光器和光谱相机均安装在内部支架上，并依次布置在同一光轴上；第一成像镜组与拖曳体下端盖上的耐压玻璃贴近并与控制单元相连；所述液晶可调滤光器与控制单元相连，控制单元通过电压来使液晶可调滤光器透过不同波长的光，使入射到光谱相机的光仅有荧光波段的光。

进一步的，所述第一成像镜组包括光学变焦镜头或长工作距离成像物镜。

进一步的，所述彩色图像成像单元包括第二成像镜组和彩色相机；所述第二成像镜组与彩色相机均安装在内部支架上，并依次布置在同一光轴上；所述第二成像镜组与拖曳体下端盖上的耐压玻璃贴近并与控制单元相连。