[发明专利]一种水下拍摄及图像处理装置及方法

说明书

本发明公开了一种水下拍摄及图像处理装置及方法，包括镜头、与镜头相连的CMOS传感器模块、图像处理系统、防水罩以及与镜头连接的电源；所述图像处理系统包括图像压缩处理模块、主控模块和图像传输模块，所述图像处理模块在主控模块的控制下将镜头采集的图像或视频进行压缩和预处理，通过图像传输模块将图像传输至上位机。本发明具有防水功能，可以直接进行水下图像的获取，能对拍摄到的水下图像进行实时处理，将具有较多细节信息的清晰图像传输到电脑端，提高目标探测的准确性和实时性。

技术领域

本发明涉及一种水下拍摄及图像处理装置及方法。

背景技术

作为占地球面积百分之七十一的海洋，汉语分丰富的自然资源，包括矿产、石油和天然气等。因此，对海洋的合理开发和利用是非常重要的，也促进了水下信息获取、传输和处理等技术手段的进步。水下探测的技术一般分为声探测和光电探测两类，本发明采用光电探测方法，即使用视觉采集设备对水下目标进行拍摄，通过对图像或者视频信息进行处理，实现目标识别与探测。本发明能够对近距离、高精度的场景获取较为清晰的图像，可使用的图像信息更加丰富，细节信息更加精细。

在对水下目标进行拍摄时，由于海水中富有生物，泥沙等各种悬浮颗粒的影响，导致水下成像的散射现象尤为严重，透射光线发生严重的光强度衰减，从而导致水下成像过程中图像降质，降低图像的对比度，同时难以提取水下目标的特征信息。同时，背景环境光在水体颗粒对成像的后向散射都会使得目标物辐射减弱，成像模糊，对比度低等。这些因素严重影响水下目标的识别、探测，对水下环境侦察、水下救援、沉船打捞等增加了实施难度。因此，研究水下图像复原技术，获取清晰的水下场景信息对国家的国民经济、科技乃至军事发展都具有一定的实际应用极值。

水下图像去雾是近年来的研究热点，它能够帮助我们在可见度低，浑浊的复杂水下环境中，快速有效的从图片信息中挑选出我们想要的细节信息，以有限的计算资源完成快速的水下探测。现如今的水下机器人或其他的探测装置，多是将采集到的图片传输到电脑端后再进行处理，实时性较差，对水下目标的探测过程较长，对人力，物力消耗极大。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种实时、快速、高效的水下拍摄及图像处理装置及方法，以解决上述问题。

技术方案：本发明的一种水下拍摄及图像处理装置，包括：镜头、与镜头相连的CMOS传感器模块、图像处理系统、防水罩以及与镜头连接的电源；所述图像处理系统包括图像压缩处理模块、主控模块和图像传输模块，所述图像处理模块在主控模块的控制下将镜头采集的图像或视频进行压缩和预处理，通过图像传输模块将图像传输至上位机；所述防水罩为封闭且透明的箱体，镜头、CMOS传感器模块设于防水罩内部，并通过固定板与箱体连接并固定。

所述预处理包括图像去雾和图像增强。

所述所述图像传输模块通过水密线缆与上位机连接。

所述主控模块与图像处理模块之间采用TCP/IP全双工通信模式进行数据传输。

所述防水罩内部顶端设有照明灯。

一种水下拍摄及图像处理方法，采用上述的水下拍摄及图像处理装置，包括以下步骤：

(1)将水下拍摄及图像处理装置放入水中，此时主控模块关闭；

(2)待装置下降到一定深度后，通过镜头拍摄图像或视频，将原始图像传输至上位机；

(3)启动主控模块，控制图像处理模块对采集的图像或视频进行预处理，压缩后传输至上位机；

(4)移动装置，拍摄图像或视频，再次进行预处理和传输步骤。

所述步骤(3)中的预处理包括以下步骤：

(31)建立水下成像的数学模型：