一种声光融合的珊瑚活性探测系统及方法与流程

文档序号:18251899发布日期:2019-07-24 09:48阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种声光融合的珊瑚活性探测系统,其特征在于,所述探测系统包括部署在目标礁群海域的多个前端采集装置和设置在机房的后台终端,其中,前端采集装置用于超声数据和光数据的采集,后台终端用于对采集的数据进行处理、显示以及实现人机交互,多个前端采集装置和后台终端之间通过无线连接,

所述前端采集装置包括控制模块、数据采集模块、定位模块、前端通信模块和电源,所述控制模块接收、处理和转发数据采集模块、定位模块和前端通信模块传输的指令和数据,所述数据采集模块用于采集珊瑚的超声数据和光数据;所述定位模块用于采集搭载该定位模块的前端采集装置的具体位置并实时向后台终端报告,所述前端通信模块实现控制模块,数据采集模块、定位模块与后台终端的数据交换;

所述后台终端包括融合数据处理器、存储单元、操作设备、后端通信模块和显示器,所述融合数据处理器对光数据和超声数据进行预处理、相关性分析、先验数据比对进而给出珊瑚活性的判断,同时利用当前采集数据与判断结果对先验融合数据库进行更新;所述存储单元对先验融合数据以及后端通信模块输入的前端采集装置定位数据、前端采集装置接收的超声和光数据进行存储,并将定位数据输出到显示器以供工作人员确认前端采集装置方位;所述操作设备实现工作人员对系统的输入;所述后端通信模块与前端通信模块无线连接,实现后台终端与前端采集装置的数据交互;所述显示器用于显示设置参数和目标成像显示。

2.根据权利要求1所述的一种声光融合的珊瑚活性探测系统,其特征在于,所述定位模块采用微型GPS终端实现。

3.根据权利要求1所述的一种声光融合的珊瑚活性探测系统,其特征在于,所述前端采集装置还包括电源,用于对前端采集装置整体供电。

4.根据权利要求1所述的一种声光融合的珊瑚活性探测系统,其特征在于,所述数据采集模块包括机械控制单元、超声数据采集单元以及光数据采集单元,其中,所述机械控制单元根据后台终端的指令实现前端采集装置的机械单元结构的俯仰、旋转操作以使探测设备校准锁定探测目标;所述超声数据采集单元用于发射超声探测信号和采集珊瑚反射的超声回波信号;所述光数据采集单元用于拍摄目标的高分辨率光学图像。

5.根据权利要求1所述的一种声光融合的珊瑚活性探测系统,其特征在于,所述超声数据采集单元包括超声信号发射部件以及超声信号接收部件,其中超声信号发射部件通过超声换能器发射中心频率为300kHz的宽频超声探测信号。

6.根据权利要求1所述的一种声光融合的珊瑚活性探测系统,其特征在于,所述融合数据处理器对超声数据进行回波强度、时延参数计算,对光学数据进行灰度平衡、光照度矫正后进行目标珊瑚的识别分析、对反映目标软硬程度的超声数据与表示目标颜色的光数据进行相关融合分析,获得对目标珊瑚白化情况的声光双维度描述,经由与存储单元中先验融合数据的比对,给出目标珊瑚活性状况判别,最后将相应结果输出到显示器。

7.根据权利要求1所述的一种声光融合的珊瑚活性探测系统,其特征在于,所述存储单元包括先验融合数据库和更新数据库,其中,所述先验融合数据库存储先验的不同深度不同活性珊瑚目标的超声和光融合数据,作为对探测目标的活性判断标准;所述更新数据库将融合数据处理器中每次处理的数据及判断结果作为新的先验数据进行存储。

8.一种声光融合的珊瑚活性探测方法,其特征在于,所述探测方法包括以下步骤:

S1、部署在目标礁群所在海域的前端采集装置处于待机模式,定位模块定时接收并经前端通信模块向后台终端上传自身的GPS定位数据,数据采集模块处于关闭状态;

S2、根据目标珊瑚探测区域的位置,通过后台终端的操作设备查阅已部署前端采集装置的定位数据,对距离目标区域最近的前端采集装置发送探测指令以及目标的定位数据;前端采集装置通过前端通信模块接收到后台终端发送的指令与数据后进入探测模式,首先前端通信模块将从后台终端接收的指令转发给控制模块,然后控制模块控制数据采集模块的机械控制单元对大功率发射探头和高分辨率水下摄影机进行旋转、俯仰调整,以使其对准目标区域的第一个子区域;

S3、数据采集模块的超声数据采集单元开始工作,首先超声信号发射部件的功能电路对宽频超声探测信号进行数模转换和功率放大,然后由超声发射探头将探测信号发出;超声信号接收部件在接收到目标珊瑚的回波信号后,接收电路进行前置放大、模数转换后,传输至前端通信模块进行缓存和后续传输工作;

S4、后台终端的存储单元将接收数据进行存储并转发给融合数据处理器,融合数据处理器对超声回波信号的回波强度、时延参数进行分析处理后,得到前端采集装置与目标的距离,再根据机械装置的俯仰角度,求得目标的水域深度,最后将距离和深度的计算结果经后端通信模块传输至控制模块;

S5、控制模块在接收到后台终端产生的目标深度参数后,控制数据采集模块中光数据采集单元的高分辨率水下摄影机根据深度参数调整镜头焦距,以对目标珊瑚进行图片数据采集,并将采集到的数据经前端通信模块发送至后台终端;

S6、后台终端的存储单元对前端采集装置经前端、后端通信模块输入的数据进行存储,并转发给融合数据处理器进行处理工作;融合数据处理器对光学数据进行目标识别分析,对反映目标软硬程度的超声数据与表示目标颜色的光数据进行相关性分析,从而获得对目标珊瑚白化情况的声光双维度描述;融合数据处理器将探测目标的融合数据与存储单元中先验融合数据进行比对,给出目标珊瑚活性状况判别,之后由相连的显示器展示给工作人员;

S7、控制模块控制数据采集模块的机械控制单元对大功率发射探头和高分辨率水下摄影机进行旋转、俯仰调整,以使其对准目标区域的下一个子区域,重复步骤S3-S6直至所有子区域探测完毕;融合数据处理器将向显示器输出结束探测的请求,经确认后,控制模块控制前端采集装置重新回到待机模式;

S8、输入下一目标区域的方位,并通过新目标区域的定位数据重新选定相距最近的前端采集装置,对下一区域进行检测,重复步骤S3-S7直至所有区域检测完成。

9.根据权利要求8所述的一种声光融合的珊瑚活性探测方法,其特征在于,所述探测方法还包括以下步骤:

S9、先验数据库维护与更新:将每一次检测工作产生的新的声光融合数据与相应判别结果,存储在存储单元的更新数据库中,并定期用更新数据库对先验融合数据库实行再优化操作。

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