[发明专利]一种基于图像识别技术的深海沉积物取样系统和方法

说明书

本发明涉及深海取样技术，旨在提供一种基于图像识别技术的深海沉积物取样系统和方法。该系统包括主控单元、图像采集及识别单元、图像存储单元、照明及摄像单元、传感器单元、驱动单元、执行机构和电源单元；主控单元分别与图像采集及识别单元、照明及摄像单元、传感器单元和驱动单元电连接，图像采集及识别单元分别与照明及摄像单元、图像存储单元电连接，驱动单元与执行机构相连，电源单元为各单元模块供电。本发明采用机器视觉进行取样器的控制，可以精确的进行取样操作；能够实现对沉积物样品的获取和原位压力的保持，并实现样品到保压转移装置推送的接口设计，实现温度、压力等传感器数据长序列的采集存储，集成沉积物获取后的主动保温功能。

技术领域

本发明涉及深海取样技术，具体涉及一种基于图像识别技术的深海沉积物取样系统和方法。

背景技术

深海一般是指深度在1000米以上的海洋，占据了地球海洋总量的75％。深海是一个高压、低温、无光等极端的生态环境，在这样的极端环境中生活的微生物在生存特性方面与地面微生物有很大不同。6000m以下的区域称为深渊，科学家们在这样的海域也发现了生命迹象，在这种极端环境下的生命也受到越来越多的重视，深渊沉积物中含有大量的微生物，其极大的多样性成为了生物天然产物的巨大宝库。过去五十多年来，共发现了大约20000种海洋生物天然产物。其中有许多具有抗肿瘤、抗细胞衰老、抗菌、抗病毒的活性，并且已有几十个海洋抗癌药物进入临床或临床前研究阶段。目前，对于深渊中的生命现象和生命过程的认识非常有限，对深渊生物和基因资源的探索与了解非常不足。通过对可靠的深海沉积物样品的研究，能够深入了解地质历史上的沉积环境，沉积物的工程特性，更好地理解变化着的海洋环境，此外，保压样品可以提供现代医学研究需要的深渊微生物活体。

现有的基于着陆器的深海取样器，通常是在实时图像显示情况下，由人工操作加机械辅助操作实现深海取样。因此，这对操作人员的控制水平提出了很高的要求。而在进行一些精度较高和操控时间较长的采样工作时，就无法长期保持高水准操控了。特别是对于沉积物取样装置在大深度、无需母船支持、多信号采集、高保真高压、集成图像采集及处理控制等性能指标方面，存在集成度差和完成指标单一的情况。因此，有必要提出更高性能的深海取样系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术中存在的不足，提供一种基于图像识别技术的深海沉积物取样系统和方法。

为解决现有技术中存在的问题，本发明是通过如下技术方案实现：

提供一种基于图像识别技术的深海沉积物取样系统，包括主控单元、图像采集及识别单元、图像存储单元、照明及摄像单元、传感器单元、驱动单元、执行机构和电源单元；主控单元分别与图像采集及识别单元、照明及摄像单元、传感器单元和驱动单元电连接，图像采集及识别单元分别与照明及摄像单元、图像存储单元电连接，驱动单元与执行机构相连，电源单元为各单元模块供电；其中，

主控单元，用于接收传感器单元、图像采集及识别单元传递的数据，并通过驱动单元控制执行机构进行采样；

图像采集及识别单元，是以可编程的逻辑列阵FPGA方式实现，包括数字图像捕获模块、存储模块、第一帧缓存控制模块(处理前)、实时图像处理模块、第二帧缓存控制模块(处理后)、调试接口模块、通讯模块和SCCB通讯控制模块；其中，数字图像捕获模块、第一帧缓存控制模块、实时图像处理模块和第二帧缓存控制模块依次电连接，照明及摄像单元中的摄像机分别与数字图像捕获模块、SCCB通讯控制模块电连接；数字图像捕获模块与存储模块之间、第一帧缓存控制模块与帧缓存SDRAM1(处理前)之间、第二帧缓存控制模块与帧缓存SDRAM2(处理后)之间、通讯模块与主控单元之间，各自分别实现电连接；

图像采集及识别单元从照明及摄像单元获取图像信息，并对执行机构的实时位置信息进行处理分析后反馈给主控单元，由其控制照明及摄像单元、驱动单元的动作，对执行机构的采样行为进行操控。

本发明进一步提供了基于图像识别技术的深海沉积物取样方法，包括：