一種大面積海域全景監控浮標的製作方法
2024-01-19 08:32:15 2
專利名稱:一種大面積海域全景監控浮標的製作方法
技術領域:
本實用新型屬於浮標技術領域,尤其涉及一種大面積海域全景監控的浮標結構。
背景技術:
海域圖像監控浮標是用於監控海域圖像的探測器,工作原理是通過圖像採集設備(相機/攝像機)獲取海域圖像,經控制單元預處理後將圖像傳輸至陸地接收器,其核心工作單元圖像採集設備(相機/攝像機)和控制單元包括大量的電子元件,需要具有水密性、耐腐蝕性的殼體進行保護。美國名為「MONITORINGBUOY SYSTEM」的專利(發明者Michael Harper, Or I and,專利號US 7,595,814 B2)指出了一種用於監測海面的浮標系統,系統通過浮標的主浮體支撐圖像採集裝置完成海面圖像採集,並通過通信裝置將經過處理的圖像傳輸至陸地,進而實現海面監控。該系統存在不能監控大面積海域全景的缺點。 國內在全景成像技術方面,主要包括圖像拼接、魚眼成像和折反射成像等方式。其中,將曲面反射鏡和常規成像透鏡相結合的折反射成像技術,由於其一次性無縫全景成像、系統設計靈活的特點,已在全景視頻監控、機器人視覺導航、虛擬空間構建等領域得到廣泛的研究和應用。但目前還未見在海域監控方面的應用報導,尤其是用於記錄海上非法捕魚、海上販毒、非法傾倒垃圾等圖像信息。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題提供一種支撐和保護海面圖像採集裝置的浮標結構,且圖像採集裝置具有大面積海域全景獲取功能,所捕獲圖像能夠實時傳送至岸基接收站。技術方案一種大面積海域全景監控浮標,所述海域全景監控浮標包括主浮體、支撐平臺和全景圖像採集裝置;所述主浮體包括主浮體下蓋、連接環和主浮體上蓋,連接環設於主浮體下蓋和主浮體上蓋之間將兩者連接,主浮體上蓋頂部設有排氣孔;支撐平臺包括加固底座和支撐杆,支撐平臺的一端通過加固底座與主浮體上蓋連接,另一端與全景圖像採集裝置連接,所述支撐杆上設有太陽能電池板支撐結構;全景圖像採集裝置包括底座、圖像採集設備,羅盤、天線、保護罩、全景獲取光學元件下反射鏡和上反射鏡組成,所述圖像採集設備、羅盤和天線設於底座上,底座表面設有通孔用於圖像採集設備走線,保護罩採用圓柱形的光學玻璃,全景獲取光學元件下反射鏡和上反射鏡組成折反射全景成像系統,下反射鏡和上反射鏡與圖像採集設備同軸放置,下反射鏡鏡面中心區域鏤空,相機鏡頭向上置於其中,上反射鏡鏡面底部橫向截斷為一個光滑的平面的反射鏡。所述加固底座採用圓錐形的支撐平臺。所述支撐杆採用空心結構,其內部用於布置連接電纜。所述主浮體內部設有電能傳輸裝置、電源模塊和通信模塊單元。[0011 ] 所述太陽能電池板支撐結構設於距離支撐杆底部約三分之二處。所述支撐平臺與主浮體上蓋之間採用連體結構。所述保護罩延伸至主浮體上蓋處。所述全景獲取光學元件下反射鏡和上反射鏡為雙反射面互補結構。為解決上述技術問題,本實用新型包括主浮體、支撐柱、圖像採集裝置。主浮體結構包括浮筒、頂蓋和排氣孔,構成支撐圖像採集裝置的基礎平臺,其內部的定位裝置、通信設備、圖像處理電路板和控制電路板等電子元件構成圖像處理平臺,實現圖像還原(將捕獲的環形變形全景圖變換成真實柱面全景圖)、圖像傳輸等功能。支撐柱是連接主浮體和圖像採集裝置的部件,其內部可布置圖像信息傳輸電纜及電量傳輸電纜,為圖像信息和電量傳輸提供可靠的信號通道。圖像採集裝置包括保護罩、圖像採集設備(相機/攝像機)固定裝置和雙反射面互補式全景獲取光學元件。採用上述結構,當浮標漂浮在海面穩定後,將啟動定位裝置和圖像採集設備(相機/攝像機),圖像採集設備將捕獲到經雙反射面互補式全景光學元件反射的環形變形全景圖,該圖像經電纜傳輸至浮體內的處理單元,還原成原始柱面全景圖,還原後的圖像經通信設備傳輸至岸基接收站,最終實現大面積海域全景監控。有益效果本實用新型的優點是能夠獲取大面積的海域全景圖像,結構簡單,成像效果好(傳統的單鏡面折反射成像系統所成圖像存在空間解析度低和解析度不均勻的缺點),兼容現有的圖像採集設備。
圖I為大面積海域全景監控浮標的剖視圖;其中,主浮體I、主浮體下蓋2、連接環
3、主浮體上蓋4、排氣孔5、加固底座6、支撐杆7、太陽能電池板支撐結構8、支撐平臺9、底座10、圖像採集設備11、保護罩12、下反射鏡13、全景圖像採集裝置14、上反射鏡15。圖2為海面監控浮標的主浮體內部設備組成圖。
具體實施方式
以下結合附圖所描述的實施方式作進一步說明。實施例I參見圖1,海域全景監控浮標由主浮體I、支撐平臺9和全景圖像採集裝置14構成。主浮體I主要作用是為全景圖像採集裝置14及其附件提供水上工作平臺,支撐平臺9主要作用為確保全景圖像採集裝置14始終處於海面上,全景圖像採集裝置14是獲取海面全景圖像採集的前端執行者,其主要作用是給圖像採集設備(攝像機、照相機)提供防水的工作空間,起到保護圖像採集設備(攝像機、照相機)的作用。主浮體I由主浮體下蓋2、連接環3和主浮體上蓋4組成,其材質可選用塑料(如ABS)或金屬(如鋁、不鏽鋼)等抗腐蝕材質,主浮體下蓋2和主浮體上蓋4之間選用螺紋、焊接、防水粘合等工藝通過連接環3連接,以確保主浮體可拆卸,並具有較高的水密性,主浮體上蓋4頂部設置排氣孔5,供主浮體I內部電子元件散熱所需。支撐平臺9由加固底座6和支撐杆7組成,加固底座6採用圓錐形的支撐平臺,支撐杆7採用空心結構,其內部用於布置圖像採集設備(相機/攝像機)、太陽能電池板等連接電纜,材料選用PVC管等材質,支撐平臺9與主浮體上蓋4間採用連體結構,以減少連接件的使用。距離支撐杆7底部三分之二處設置太陽能電池板支撐結構8,太陽能電池板為內部蓄電池提供新的能量,以延長整個工作系統的壽命。全景圖像採集裝置14由底座10、圖像採集設備11,保護罩12、全景獲取光學元件下反射鏡13和上反射鏡15組成,圖像採集裝置固定座10用於固定圖像採集設備(相機/攝像機)、羅盤和天線,其表面設置過孔用於圖像採集設備11走線,圖像採集設備11採用防水、帶海水專用電池的、帶存儲功能的紅外熱傳感相機/攝像機,以便在晚上或其他惡劣環境中進行監控,圖像採集設備11通過支架、螺紋、紐扣的連接方式式放在底座10上。保護罩12採用圓柱形的光學玻璃,全景獲取光學元件下反射鏡13和上反射鏡15組成折反射全景成像系統,下反射鏡13和上反射鏡15與圖像採集設備(相機/攝像機)同軸放置,下反射鏡13鏡面中心區域鏤空,相機鏡頭向上置於其中,上反射鏡15鏡面底部橫向截斷為一個光滑的平面的反射鏡。下反射鏡13和上反射鏡15形成雙反射面互補結構,通過上、下兩個鏡面的反射作用,使得同一空間點分別經兩個不同的光路,在全向圖的內外環互補二次成像,可改善全向成像在切線方向上解析度分布嚴重不均勻的問題。經折反射全景成像系統採集的圖像是環形變形的全景圖,需經主浮體I內的圖像處理平臺還原成真實的全景柱狀圖像,最終通過主浮體I內的通信模塊實時傳輸給岸基接收站。主浮體I內部主要包括電能傳輸裝置、電源模塊、通信模塊等單元,其內部的組成框圖如圖2所示,各模塊在計算機/控制器的控制下,協調工作,完成圖像處理、圖像傳輸、浮標定位等功能。電能傳輸裝置負責將太陽能或其他能量輸送至電池模塊,以延長浮標的使用壽命,該裝置可採取傳統的有纜充電或無接觸電能傳輸模塊,電源模塊負責提供計算機/控制器、控制單元等的電量,可選用標準12V海洋專用電池,該模塊還可作用配重單元使用,通信模塊負責將經計算機/控制器處理的圖像實時傳輸至岸基接收站,定位模塊負責提供浮標的實時位置,可選用北鬥模塊同時實現通信和定位功能,計算機/控制器模塊是全景圖像還原、系統控制的核心單元,可選用低功耗的TMS320C55系列數位訊號處理器實現。上述具體實施方式
不以任何形式限制本發明的技術方案,凡是採用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案均落在本發明的保護範圍I)無論全景獲取光學元件下反射鏡13和上反射鏡15在形狀上作任何變化,凡是採用雙反射面互補結構實現大面積海域全景圖像採集的方法,均落在本實用新型保護範圍之內。2)無論全景圖像採集裝置14在形狀和布置位置上作任何變化,如將保護罩12延伸至主浮體上蓋處,凡是採用空心支撐柱實現支撐圖像採集裝置,並完成走線的方式,均落在本實用新型保護範圍之內。3)無論太陽能在布放位置上有何變化,凡是能夠利用傳統電纜或非接觸式電能傳輸模塊(具有兩種方式)實現電能補充的方法,均認為在本實用新型保護範圍之內。無論主浮體I內部組成在功能上有何變化(如增加多種海洋水文要素傳感器),凡是利用北鬥實現實時圖像傳輸和自身定位的方法,並利用超低功耗數位訊號處理器作為控制器,最終搭建的全景圖像處理平臺,均認為在本實用新型保護範圍之內。
權利要求1.一種大面積海域全景監控浮標,其特徵在於所述海域全景監控浮標包括主浮體(I)、支撐平臺(9)和全景圖像採集裝置(14);所述主浮體(I)包括主浮體下蓋(2)、連接環(3)和主浮體上蓋(4),連接環(3)設於主浮體下蓋(2)和主浮體上蓋(4)之間將兩者連接,主浮體上蓋(4)頂部設有排氣孔(5);支撐平臺(9)包括加固底座(6)和支撐杆(7),支撐平臺(9)的一端通過加固底座(6)與主浮體上蓋(4)連接,另一端與全景圖像採集裝置(14)連接,所述支撐杆(7)上設有太陽能電池板支撐結構(8);全景圖像採集裝置(14)包括底座(10)、圖像採集設備(11),羅盤、天線、保護罩(12)、全景獲取光學元件下反射鏡(13)和上反射鏡(15)組成,所述圖像採集設備(11 )、羅盤和天線設於底座(10)上,底座表面設有通孔用於圖像採集設備(11)走線,保護罩(12)採用圓柱形的光學玻璃,全景獲取光學元件下反射鏡(13)和上反射鏡(15)組成折反射全景成像系統,下反射鏡(13)和上反射鏡(15)與圖像採集設備(11)同軸放置,下反射鏡(13)鏡面中心區域鏤空,相機鏡頭向上置於其中,上反射鏡(15)鏡面底部橫向截斷為一個光滑的平面的反射鏡。
2.根據權利要求I所述的一種大面積海域全景監控浮標,其特徵在於所述加固底座(6)採用圓錐形的支撐平臺。
3.根據權利要求I所述的一種大面積海域全景監控浮標,其特徵在於所述支撐杆(7)採用空心結構,其內部用於布置連接電纜。
4.根據權利要求I所述的一種大面積海域全景監控浮標,其特徵在於所述主浮體(I)內部設有電能傳輸裝置、電源模塊和通信模塊單元。
5.根據權利要求I所述的一種大面積海域全景監控浮標,其特徵在於所述太陽能電池板支撐結構(8)設於距離支撐杆(7)底部約三分之二處。
6.根據權利要求I所述的一種大面積海域全景監控浮標,其特徵在於所述支撐平臺(9)與主浮體上蓋(4)之間採用連體結構。
7.根據權利要求I所述的一種大面積海域全景監控浮標,其特徵在於所述保護罩(12)延伸至主浮體上蓋處。
8.根據權利要求I所述的一種大面積海域全景監控浮標,其特徵在於所述全景獲取光學元件下反射鏡(13)和上反射鏡(15)為雙反射面互補結構。
專利摘要一種大面積海域全景監控浮標,所述海域全景監控浮標包括主浮體、支撐平臺和全景圖像採集裝置;所述主浮體包括主浮體下蓋、連接環和主浮體上蓋,主浮體上蓋頂部設有排氣孔;支撐平臺的一端通過加固底座與主浮體上蓋連接,另一端與全景圖像採集裝置連接;全景圖像採集裝置包括底座、圖像採集設備,羅盤、天線、保護罩、全景獲取光學元件下反射鏡和上反射鏡組成,全景獲取光學元件下反射鏡和上反射鏡組成折反射全景成像系統,下反射鏡和上反射鏡與圖像採集設備同軸放置,相機鏡頭向上置於其中,上反射鏡鏡面底部橫向截斷為一個光滑的平面的反射鏡。本實用新型的優點是能夠獲取大面積的海域全景圖像,結構簡單,成像效果好,兼容現有的圖像採集設備。
文檔編號H04N7/18GK202703852SQ20122028936
公開日2013年1月30日 申請日期2012年6月19日 優先權日2012年6月19日
發明者劉鳳, 王洪濤, 葉松, 劉志華, 鄭君傑, 李軍, 毛磊 申請人:中國人民解放軍理工大學氣象學院