一种基于声呐的水下图像信息传输装置及其使用方法

摘要

本发明公开了一种基于声呐的水下图像信息传输装置及其使用方法，包括水底装置壳体、信号接收壳体、控制箱、安装调节机构，所述水底装置壳体一侧设置有图像采集壳体，所述图像采集壳体通过焊接和所述水底装置壳体连接，所述水底装置壳体另一侧设置有信号发射壳体，所述信号发射壳体通过焊接和所述水底装置壳体连接，所述图像采集壳体、所述信号发射壳体、所述信号接收壳体上均设置有安装槽。有益效果在于：结构合理，装置采用双定位结构，保证了信息传输的有效性，操作简单，装置采用全自动收集、定位、传输结构，提高信息处理的有效性，采用多个声呐传输信号，避免水中杂物和噪音对信号影响。

说明书

技术领域

本发明涉及水下图像传输领域，特别是涉及一种基于声呐的水下图像信息传输装置及其使用方法。

背景技术

当前我国针对港口、海岸和舰船等目标的水下防御还处于相当薄弱的阶段，尤其是针对小目标的防御，如蛙人、蛙人运载器和小型AUV等。声呐在成像过程中，由于海底混响，鱼群和礁石等原因，会在图像中产生大量的噪声和干扰源，噪声和干扰源的存在使得本来就微弱的水下小目标更加难以检测，声呐图像目标检测的目的就是要从复杂海底混响背景中提取出目标区域，它是图像分析的关键步骤。只有在声呐图像目标准确检测的基础上，才能对水下目标进行特征提取和参数测量，使得更高层次的声呐图像分析和识别成为可能。但是由于水下声场环境的复杂性和声呐设备成像的非线性，所采集到的水下声呐图像具有对比度低、成像质量差、受噪声污染严重等特点，并且声呐在将收集信息再次传输给地面设备时，信号也会受到水中的温度、盐度影响，并且信号在传输时，如果信号源对接不准确，信号发射就会有部分损失，使成像不全。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于声呐的水下图像信息传输装置及其使用方法，本发明提高了水下图像信息传输装置的实用性。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明提供了一种基于声呐的水下图像信息传输装置，包括水底装置壳体、信号接收壳体、控制箱、安装调节机构，所述水底装置壳体一端设置有图像采集壳体，所述图像采集壳体通过焊接和所述水底装置壳体连接，所述水底装置壳体另一端设置有信号发射壳体，所述信号发射壳体通过焊接和所述水底装置壳体连接，所述水底装置壳体中部设有中空凸起部，所述图像采集壳体、所述信号发射壳体、所述信号接收壳体上均设置有安装槽，所述安装槽和所述图像采集壳体、所述信号发射壳体、所述信号接收壳体一体成型，所述安装槽上均设置有防水盖，所述防水盖通过胶粘和所述安装槽连接，所述图像采集壳体上设置有红外摄像头，所述红外摄像头镶嵌于所述图像采集壳体，所述红外摄像头内侧设置有采集声呐，所述采集声呐镶嵌于所述图像采集壳体，所述图像采集壳体内部设置有信号处理器，所述信号处理器型号例如为CXCD34EDS，所述信号处理器通过螺钉连接于所述图像采集壳体，所述信号发射壳体上设置有发射声呐，所述信号发射壳体一侧设置有第一定位声呐，所述信号接收壳体上设置有第二定位声呐，所述第二定位声呐下侧设置有接收声呐，所述红外摄像头、所述采集声呐和所述图像采集壳体之间设置有所述安装调节机构，所述发射声呐和所述信号发射壳体之间设置有所述安装调节机构，所述接收声呐和所述信号接收壳体之间设置有所述安装调节机构，所述安装调节机构包括安装座、限位条、限位壳体、齿轮，所述安装座外侧设置有所述限位条，所述限位条外侧设置有所述限位壳体，所述限位条和所述限位壳体之间设置有限位槽，所述安装座上设置有齿条，所述齿条下端设置有所述齿轮，所述齿轮前端设置有编码器，所述编码器型号例如为TRD-2TH1024BF，所述齿轮后端设置有调节电机，所述调节电机下端设置有旋转电机，所述信号接收壳体一侧设置有电源线，所述电源线一侧设置有所述控制箱，所述控制箱上端设置有显示屏，所述显示屏前侧设置有键盘，所述控制箱内部设置有控制器，所述控制器型号例如为FX3G，所述控制器下侧设置有信号放大器，所述信号放大器型号例如为BJLA/YJS-102A，所述信号放大器下侧设置有滤波器，所述滤波器型号例如为PHP-400，所述控制器一侧设置有处理器，所述处理器型号例如为i74711，所述处理器下侧设置有数字信号处理器，所述数字信号处理器型号例如为TMS320DM642AZDK7。

优选的：所述数字信号处理器下侧设置有存储器，所述存储器型号例如为MX25L1005MC-12G，所述存储器通过螺钉连接于所述控制箱。

如此设置，所述存储器起存储信息作用，通过螺钉连接保证了连接稳定性。

优选的：所述显示屏镶嵌于所述控制箱。

优选地，绕所述中空凸起部34设置半圆导管35，所述半圆导管35内设置有转浆，通过所述转浆的旋转推动进出所述半圆导管35中的水流，从而调节所述水底装置的方位。

如此设置，所述显示屏起显示作用，镶嵌连接保证了密封性。

优选的：所述齿轮通过键连接于所述调节电机。

如此设置，所述齿轮起传动作用，通过键连接保证了稳定性。

优选的：所述齿条通过焊接和所述安装座连接。

如此设置，所述齿条起传动作用，通过焊接保证了连接强度。

优选的：所述限位槽和所述限位壳体一体成型。

如此设置，所述限位槽起限位作用，一体成型加工方便。

优选的：所述限位条滑动连接于所述限位壳体。

如此设置，所述限位条起限位作用，通过滑动连接保证了移动的顺滑性。

优选的：所述发射声呐通过螺栓连接于所述安装座。

如此设置，所述发射声呐去发射信号作用，通过螺栓连接保证了连接强度。

优选的：所述处理器通过导线连接于所述信号放大器、所述数字信号处理器、所述滤波器、所述存储器、所述接收声呐、所述第二定位声呐、所述编码器、所述控制器，所述控制器通过导线连接于所述显示屏、所述键盘、所述调节电机、所述旋转电机，所述第二定位声呐通过无线连接于所述第一定位声呐，所述接收声呐通过无线连接于所述发射声呐，所述信号处理器通过导线连接于所述红外摄像头、所述采集声呐、所述发射声呐、所述第一定位声呐。

如此设置，所述处理器通过导线连接于各个电器元件，保证了信息处理的实效性。

本发明还提供一种基于声呐的水下图像信息传输装置的使用方法，应用于上述基于声呐的水下图像信息传输装置中，具体的使用方法为：

a、所述水底装置达到预定位置，所述中空凸起部34保持所述水底装置方位向上，通过述半圆导管35内所述转浆的旋转推动进出所述半圆导管35中的水流，调节所述水底装置的方位；

b、所述信号处理器控制所述红外摄像头和所述采集声呐启动，所述红外摄像头通过红外收集外部影像，所述采集声呐通过声呐检测水底环境，所述红外摄像头和所述采集声呐将收集到影像数据传输给所述信号处理器，所述信号处理器将图像信息处理成电信号；

c、所述信号处理器通过导线将电信号传输给所述发射声呐和所述第一定位声呐，所述第一定位声呐先发出定位声呐，所述信号接收壳体接收到定位声呐，所述信号接收壳体将信号发送给所述处理器，所述处理器处理对接后，确认信号源，完成对接；

d、所述第一定位声呐和所述第二定位声呐确定对接的角度和距离后，所述信号处理器处理所述发射声呐后端的所述安装调节机构，所述控制器控制所述接收声呐后端的所述安装调节机构，所述发射声呐后端的所述安装调节机构开始调整所述发射声呐的位置和角度，所述接收声呐后端的所述安装调节机构开始调整所述接收声呐的位置和角度，使所述发射声呐和所述接收声呐形成最佳的传输角度；

e、所述信号处理器控制所述发射声呐将信号通过声呐传输出去，所述接收声呐接收到所述发射声呐发出的声呐信号，将信号反馈给所述处理器；

f、所述处理器将接收到的信号经过所述信号放大器、所述数字信号处理器、所述滤波器处理后，传输给所述控制器，所述控制器将信号传输给所述显示屏显示出来，所述处理器再将信号传输给所述存储器存储起来。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、结构合理，装置采用双定位结构，保证了信息传输的有效性；

2、操作简单，装置采用全自动收集、定位、传输结构，提高信息处理的有效性；

3、采用多个声呐传输信号，避免水中杂物和噪音对信号影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所述一种基于声呐的水下图像信息传输装置的结构示意图；

图2是本发明所述一种基于声呐的水下图像信息传输装置的水底装置壳体内部结构示意图；

图3是本发明所述一种基于声呐的水下图像信息传输装置的信号接收壳体内部结构示意图；

图4是本发明所述一种基于声呐的水下图像信息传输装置的安装调节机构结构示意图；

图5是本发明所述一种基于声呐的水下图像信息传输装置的限位条结构示意图；

图6是本发明所述一种基于声呐的水下图像信息传输装置的控制箱内部结构示意图；

图7是本发明所述一种基于声呐的水下图像信息传输装置的电路结构流程框图。

附图标记说明如下：

1、水底装置壳体；2、图像采集壳体；3、信号发射壳体；4、防水盖；5、第一定位声呐；6、安装槽；7、信号接收壳体；8、电源线；9、控制箱；10、显示屏；11、键盘；12、红外摄像头；13、采集声呐；14、信号处理器；15、发射声呐；16、安装调节机构；17、安装座；18、限位条；19、限位壳体；20、齿轮；21、编码器；22、调节电机；23、旋转电机；24、限位槽；25、控制器；26、处理器；27、信号放大器；28、数字信号处理器；29、滤波器；30、存储器；31、第二定位声呐；32、接收声呐；33、齿条。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例1

如图1-图7所示，一种基于声呐的水下图像信息传输装置，包括水底装置壳体1、信号接收壳体7、控制箱9、安装调节机构16，水底装置壳体1一侧设置有图像采集壳体2，水底装置壳体1起承载作用，图像采集壳体2起保护作用，图像采集壳体2通过焊接和水底装置壳体1连接，水底装置壳体1另一侧设置有信号发射壳体3，信号发射壳体3起保护作用，信号发射壳体3通过焊接和水底装置壳体1连接，所述水底装置壳体1中部设有中空凸起部34，用于保持所述水底装置方位向上，绕所述中空凸起部34设置半圆导管35，所述半圆导管35内设置有转浆，通过所述转浆的旋转推动进出所述半圆导管35中的水流，从而调节所述水底装置的方位，所述转浆的旋转速度非常慢，以免对周围环境造成扰动；图像采集壳体2、信号发射壳体3、信号接收壳体7上均设置有安装槽6，安装槽6起安装作用，安装槽6和图像采集壳体2、信号发射壳体3、信号接收壳体7一体成型，安装槽6上均设置有防水盖4，防水盖4起密封作用，防水盖4通过胶粘和安装槽6连接，图像采集壳体2上设置有红外摄像头12，红外摄像头12起收集图像作用，红外摄像头12镶嵌于图像采集壳体2，红外摄像头12内侧设置有采集声呐13，采集声呐13起收集信号作用，采集声呐13镶嵌于图像采集壳体2，图像采集壳体2内部设置有信号处理器14，信号处理器14起处理作用，信号处理器14通过螺钉连接于图像采集壳体2，信号发射壳体3上设置有发射声呐15，发射声呐15起发射信号作用，信号发射壳体3一侧设置有第一定位声呐5，第一定位声呐5起定位作用，信号接收壳体7上设置有第二定位声呐31，第二定位声呐31起定位作用，第二定位声呐31下侧设置有接收声呐32，红外摄像头12、采集声呐13和图像采集壳体2之间设置有安装调节机构16，发射声呐15和信号发射壳体3之间设置有安装调节机构16，接收声呐32和信号接收壳体7之间设置有安装调节机构16，安装调节机构16包括安装座17、限位条18、限位壳体19、齿轮20，安装座17外侧设置有限位条18，限位条18外侧设置有限位壳体19，限位条18和限位壳体19之间设置有限位槽24，安装座17上设置有齿条33，齿条33下端设置有齿轮20，齿轮20前端设置有编码器21，齿轮20后端设置有调节电机22，调节电机22下端设置有旋转电机23，信号接收壳体7一侧设置有电源线8，电源线8一侧设置有控制箱9，控制箱9上端设置有显示屏10，显示屏10前侧设置有键盘11，控制箱9内部设置有控制器25，控制器25下侧设置有信号放大器27，信号放大器27下侧设置有滤波器29，控制器25一侧设置有处理器26，处理器26下侧设置有数字信号处理器28。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：

数字信号处理器28下侧设置有存储器30，存储器30通过螺钉连接于控制箱9，存储器30起存储信息作用，通过螺钉连接保证了连接稳定性。

本发明还提供一种基于声呐的水下图像信息传输装置的使用方法，应用于上述基于声呐的水下图像信息传输装置中，具体的使用方法为：

a、所述水底装置达到预定位置，所述中空凸起部34保持所述水底装置方位向上，通过述半圆导管35内所述转浆的旋转推动进出所述半圆导管35中的水流，调节所述水底装置的方位；

b、信号处理器14控制红外摄像头12和采集声呐13启动，红外摄像头12通过红外收集外部影像，采集声呐13通过声呐检测水底环境，红外摄像头12和采集声呐13将收集到影像数据传输给信号处理器14，信号处理器14将图像信息处理成电信号；

c、信号处理器14通过导线将电信号传输给发射声呐15和第一定位声呐5，第一定位声呐5先发出定位声呐，信号接收壳体7接收到定位声呐，信号接收壳体7将信号发送给处理器26，处理器26处理对接后，确认信号源，完成对接；

d、第一定位声呐5和第二定位声呐31确定对接的角度和距离后，信号处理器14处理发射声呐15后端的安装调节机构16，控制器25控制接收声呐32后端的安装调节机构16，发射声呐15后端的安装调节机构16开始调整发射声呐15的位置和角度，接收声呐32后端的安装调节机构16开始调整接收声呐32的位置和角度，使发射声呐15和接收声呐32形成最佳的传输角度；

e、信号处理器14控制发射声呐15将信号通过声呐传输出去，接收声呐32接收到发射声呐15发出的声呐信号，将信号反馈给处理器26；

f、处理器26将接收到的信号经过信号放大器27、数字信号处理器28、滤波器29处理后，传输给控制器25，控制器25将信号传输给显示屏10显示出来，处理器26再将信号传输给存储器30存储起来。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。