基于全方位视觉的水下视频检测装置

摘要

一种基于全方位视觉的水下视频检测装置，包括视觉传感器、微处理器，视觉传感器安装在升降机构上，视觉传感器的输出连接用于传输水下视频数据的电缆，电缆连接微处理器，所述的微处理器连接显示设备，微处理器包括图像数据读取模块、图像数据文件存储模块、图像输出模块；视觉传感器为全方位视觉传感器，包括用于垂直向下的折反射镜、透明外罩、摄像单元，所述的折反射镜为双曲面镜，在双曲面镜的中心点上安装用于指明水下摄像方位的指南针；双曲面镜、双曲面镜上的指南针的轴心、摄像头、透明外罩在同一中心轴线上；微处理器还包括方位角确定模块、图像展开处理模块。本发明视野广、能够实时快速实现视频连续检测、实用性强。

主权项

1、一种基于全方位视觉的水下视频检测装置，包括用于获取待检测水域视频的视觉传感器、用于进行图像处理的微处理器，所述的视觉传感器安装在升降机构上，所述的视觉传感器的输出连接用于传输水下视频数据的电缆，所述电缆连接微处理器，所述的微处理器连接显示设备，所述的微处理器包括：图像数据读取模块，用于读取从视觉传感器传过来的视频图像信息；图像数据文件存储模块，用于将视频图像信息通过文件方式保存在存储单元中；图像输出模块，用于将处理后的图像信息输出到显示设备；其特征在于：所述的视觉传感器为全方位视觉传感器，包括用于垂直向下的折反射镜、透明外罩、摄像单元，所述的折反射镜为双曲面镜，所述的折反射镜位于透明外罩的上方，所述的摄像单元包括聚光透镜和摄像部件，所述的摄像部件位于所述双曲面镜的虚焦点位置；在所述双曲面镜的中心点上安装用于指明水下摄像方位的指南针；所述的双曲面镜、双曲面镜上的指南针的轴心、摄像部件、透明外罩在同一中心轴线上；所述的微处理器还包括：方位角确定模块，用于确定圆形全景图像上的方位，通过全景图像中心部分上指南针的图像与存储在微处理器中的指南针的图像的比对，两者之间旋转的角度来确定全景图像的方位；图像展开处理模块，用于将读进来的圆形视频图像根据方位角展开为正南方向、正北方向、正东方向及正西方向的透视视频图像，从双曲面镜的实焦点Om到透视投影坐标原点G引一条距离为D的直线Om-G，与这条Om-G相垂直的平面作为透视投影平面，通过透视投影平面的坐标点P(i，j)求空间三坐标中的A(X，Y，Z)，空间三坐标是以双曲面镜的实焦点Om为坐标原点，以双曲面镜的光轴为Z轴的Om-XYZ坐标系，摄像部件向着Z轴的正方向设置，得到投影平面与空间三坐标的转换关系，转换关系式用公式(9)来表示：X＝R*cosβ-i*sinβY＝R*sinβ+i*cosβZ＝D*sinγ-j*cosγ (9)R＝D*cosγ+j*sinγ上式中：X、Y、Z表示空间坐标，D为透视投影平面到双曲面镜的焦点Om的距离，β角度是入射光线在XY平面上投影的夹角，γ角度是入射光线与通过双曲面镜实焦点Om的水平面的夹角，i轴是与XY平面平行的横轴，j轴是与i轴和Om-G轴直角相交的纵轴；将上述用公式(9)求得的P(X，Y，Z)点代入公式(6)和(7)求得与透视投影平面的坐标点P(i，j)相对应的在成像平面上的P(x，y)点：$x=\frac{\mathrm{Xf}(b^2-c^2)}{(b^2+c^2)Z-2\mathrm{bc}\sqrt{X^2+Y^2+Z^2}}---\left(6\right)$$y=\frac{\mathrm{Yf}(b^2-c^2)}{(b^2+c^2)Z-2\mathrm{bc}\sqrt{X^2+Y^2+Z^2}}---\left(7\right)$上式中，c表示双曲面镜的焦点，2c表示两个焦点之间的距离，a，b分别是双曲面镜的实轴和虚轴的长度，f表示成像平面到双曲面镜的虚焦点的距离；所述图像数据读取模块、方位角确定模块连接所述图像展开处理模块，所述图像展开处理模块连接图像输出模块。