一种潜水员穿戴式水下双目视觉成像系统

本公开涉及海洋平台维护装备，具体地说，涉及一种用于水下维护作业的水下双目视觉成像装置。

背景技术：

1、海洋是人类社会可持续发展的天然宝藏，世界各国都在开发海洋中的珍宝，同时随着科学技术的发展，浮式海洋工程装备的应用越来越多，其中应用最多的就是浮式海洋平台，锚泊系统由于结构简单、投入小等特点在该种平台中得到较多的应用，该系统作用是将锚链与平台连接起来，将平台固定在海洋中，使平台能够安稳作业。因为锚链长期浸泡在水中，使锚链上附着了很多海生物，同时受到风和浪的冲击，加快了锚链的腐蚀，存在极大的安全隐患，因此，定期检测锚链的情况对于维护浮式海洋平台安全具有重要意义。

2、目前的检测方式一般有三种：一，将锚链回收到平台目视或仪器检测；2、潜水员水下作业型现场检测；3、通过rov检测。方式一存在的问题是：将锚链回收到平台检测人工成本大、危险系数高，同时也不适用永久系泊的浮式海洋平台。方式二存在的问题是：潜水员进行水下作业时，目前所使用的水下成像设备存在较多缺陷，如附属设备佩戴不方便，设备集成度较低，工作流程复杂，照明系统照射范围小，设备仅能拍照和录像，无法人为操作设备，所有设备的供电时间无法保证等问题，如文献cn 105007427 a所示，使潜水人员无法清晰地观察水下情况，无法高效地、自如地在水下开展工作。方式三存在的问题是：水下作业型rov体积庞大，检测费用昂贵，目前暂不能适用于普通海上浮式平台定期检测锚链。

3、处于降低成本的考虑，目前优选的方式应该是对方式二中的潜水人员的装备进行改进，使潜水员可以更加方便地携带并使用智能一体化的设备在水下高效稳定地进行工作。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中存在的技术问题，本公开提出了一种潜水员穿戴式水下双目视觉成像系统，该种成像系统通过两个单目相机将水下图像直观地呈现给潜水人员双眼前的双目实时单元，可以实时观察水下情况，同时潜水人员通过控制手持式操控子系统，启动电子舱系统内的不同程序即可实现距离测定或者三维结构扫描功能。此外，松紧调节单元的设计使头戴式双目子系统与人体头部贴合连接，适合于不同头尾人群佩戴，手持式操控子系统集成多种传感器，其由人体双手把持并且通过按钮可以控制传感器联合工作，体现了系统的智能一体化；两个子系统构成了一个完整的水下双目视觉成像系统，该系统模块化程度高，安装、更换及佩戴都方便，每个仪器具有通用性，可供其他结构所使用。

2、本公开所述的潜水员穿戴式水下双目视觉成像系统，包括头戴式双目子系统和手持式操控子系统，其独特之处在于：

3、所述头戴式双目子系统包括头戴保护壳、左调节臂、右调节臂、松紧调节单元、头戴式照明灯、两个单目相机以及双目实时显示单元；

4、所述手持式操控子系统包括仪器固定浮力材、电子舱系统、电源系统、接线盒、led照明灯、手持把手、超短基线应答器以及固定环；

5、独立的电子舱系统、电源系统、照明系统、超短基线应答器、手持把手分别被集成安装在仪器固定浮力材上；固定环用于和检测人员的腰带进行连接；

6、头戴式照明灯、单目相机和双目实时显示单元的接线端与接线盒上的进舱水密连接器相连，出舱水密连接器与电子舱系统上的水密连接器相连。实现了头戴式双目子系统和手持式操控子系统的通讯控制。

7、进一步地，左调节臂尾端和右调节臂尾端分别与头戴保护壳的两个调节臂固定槽通过螺栓连接在一起，使左调节臂和右调节臂能够绕螺栓向内或向外旋转；所述左、右调节臂中间均开有长方形通孔，长方形通孔设有轮齿，能够将两个小齿轮分别嵌入左、右调节臂的长方形通孔内，与长方形通孔内的轮齿相互啮合，齿轮能够带动左右调节臂向内或向外运动。

8、进一步地，松紧调节单元包括调距上盖、调距底座、齿轮链接轴、调距旋钮、锁紧旋钮和齿轮连接轴轴承；将所述左、右调节臂插入调距底座中的调距滑槽内，使长方形通孔内的两个小齿轮与调距底座后通孔同心，将齿轮连接轴依次穿入调距底座后通孔、两个小齿轮中心孔和调距底座前通孔，两个小齿轮中心孔与齿轮连接轴上的两个齿轮固定凸起过盈配合，使小齿轮能够随着齿轮连接轴的旋转而旋转，齿轮连接轴前端的调距旋钮凸起与调距旋钮中心孔过盈配合，使调距旋钮能够带动齿轮连接轴旋转，齿轮连接轴轴承与齿轮连接轴尾端、调距底座后通孔均为过盈配合，对齿轮连接轴起到一个支撑和限位的作用；锁紧旋钮与锁紧螺纹通孔螺纹配合，松紧调节单元的设计使头戴式双目子系统适合不同头尾的人群佩戴使用。

9、进一步地，头戴式照明灯下端与头戴式照明灯固定座上端通过一个锁紧旋转杆固定连接，调节锁紧旋转杆可调节头戴式照明灯的俯仰角度，以适应不同工作环境，头戴式照明灯下端和头戴式照明灯固定座上端相互夹紧固定，圆盘旋钮与头戴式照明灯固定座螺纹配合，使头戴式照明灯固定座围绕圆盘旋钮能够左右旋转。

10、进一步地，单目相机包括相互密封连接的相机前盖、相机透明罩、相机外壳、相机镜头、相机固定架以及相机后盖；相机前盖将相机透明罩压在相机外壳前端面上，使相机外壳前端面密封槽内的密封圈被压紧；相机镜头尾端侧面具有螺纹孔，通过螺栓使相机镜头固定在相机固定架中，然后通过螺栓将相机固定架底端与相机后盖固定连接，相机后盖与相机外壳的后端固定连接，且能使相机外壳后端面上的密封槽内的密封圈被压紧。

11、所述单目相机设置有相机锁紧旋转杆、相机固定底座和相机圆盘旋钮，使单目相机能够在俯仰方向和左右方向均可以旋转调节镜头角度。

12、进一步地，在头戴式保护壳左右两个侧面上，均匀分布有多个相机固定螺纹孔，用于需要改变双目之间的间距时，两个单目相机能够安装在头戴式保护壳左右两个侧面上不同位置处，以适应不同的工作任务。

13、进一步地，双目实时显示单元包括双目显示屏前盖、双目显示屏透明罩、双目显示屏以及双目显示屏舱体。双目显示屏与双目显示屏舱体内部的显示屏固定角配合连接，通过螺栓将双目显示屏前盖与双目显示屏舱体的前端面固定连接，同时将双目显示屏透明罩压在双目显示屏舱体凹槽内，使双目显示屏舱体凹槽中的密封槽内的密封圈被压紧；

14、双目显示屏与双目显示屏水密连接器连接，为其他仪器提供连接接口；

15、双目显示屏舱体连接头插入头戴式保护壳连接头；

16、显示屏舱体连接轴先穿过显示屏舱体调节旋钮的中心孔，显示屏舱体调节旋钮的中心孔内具有凸出键，能够使显示屏舱体调节旋钮被限位到显示屏舱体连接轴上的凹槽尾端，显示屏舱体连接轴穿过双目显示屏舱体连接头和头戴式保护壳连接头的中心孔，双目显示屏舱体连接头的中心孔具有凸出键，与显示屏舱体连接轴上的凹槽过盈配合，使显示屏舱体连接轴能够带动双目显示屏舱体旋转；

17、显示屏舱体连接轴与显示屏舱体连接轴轴承过盈配合，为显示屏舱体连接轴提供支撑和限位，使得显示屏舱体调节旋钮能带动双目显示屏舱体连接轴旋转，带动双目显示屏舱体旋转，以适应在不同工作环境时对双目显示屏舱体的角度位置进行调节。

18、进一步地，显示屏舱体调节旋钮在显示屏舱体连接轴的凹槽内能够移动，显示屏舱体调节旋钮前端的锁紧键能够被按进锁紧槽内，使双目显示屏舱体在某个角度保持不动，以防止外力使双目显示屏舱体绕着显示屏舱体连接轴旋转。

19、进一步地，电子舱底座子系统包括电子舱底座以及固定在所述电子舱底座上的姿态传感器、嵌入式系统开发板、按钮采集板、深度传感器以及若干水密连接器；深度传感器通过螺母与电子舱底座前端面的通孔密封固定连接，两个水密连接器与电子舱底座前端面的通孔密封固定连接，一个用于连接超短基线应答器，一个用于在陆地上连接电脑传输相关内容，四个水密连接器与电子舱底座旁侧下端面上的通孔密封固定连接，分别用于连接电源系统、接线盒上的三个出舱水密连接器。

20、进一步地，在电子舱系统中，设置触摸压力按钮和6寸显示屏，用于和嵌入式系统开发板连接；在电子舱底座子系统中，深度传感器与嵌入式系统开发板上的i/o接口连接，和陆地上电脑连接的水密连接器与嵌入式系统开发板上的usb接口连接，在陆地上通过此水密连接器既能够为嵌入式系统开发板编写并导入程序，也能够从嵌入式系统开发板中提取水下采集的数据，与电源系统连接的水密连接器与嵌入式系统开发板上的电源接口连接，与接线盒上的出舱水密连接器连接的水密连接器与嵌入式系统开发板上i/o接口连接，在电子舱系统中，6寸显示屏与嵌入式系统开发板上的hdmi接口连接，用于显示编程开发的上位机界面，六个触摸压力按钮与按钮采集板连接，按钮采集板与嵌入式系统开发板的i/o接口连接，用于操作6寸显示屏的上位机界面；

21、所述嵌入式系统开发板在内置程序的控制下，能够实现如下功能：

22、上位机界面展示在6寸显示屏上，上位机界面包括超短基线定位信息、深度和温度信息；

23、双目测距功能；

24、双目三维扫描重构功能；

25、陆地上的发射换能器与超短基线应答器之间通过发送和接收声脉冲来确定所述的水下双目视觉成像系统的具体位置；

26、六个触摸压力按钮中两个按钮控制整个系统电源开启与关闭，四个按钮用于控制6寸显示屏的操作；

27、双目实时显示单元实时显示两个单目相机的综合画面。

28、本说明书一个或多个实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

29、首先，松紧调节单元的设计使头戴式双目子系统与人体头部贴合连接，适合于不同头尾人群佩戴，通用适配性较高；头戴式双目子系统集成了两个单目相机、头戴式照明灯和双目实时显示单元，与人体头部合为一体，提高了设备的集成度和携带的便捷性；其中，两个单目相机可以手动调节二者间距，组成双目系统以适应不同工作任务；手持式操控子系统将电子舱系统、电源系统、照明系统、接线盒集成在仪器固定浮力材上，组成一个一体化智能操作系统，同时与手持式操控子系统导线连接实现通信、供电与控制。

30、其次，潜水员不再手持相机和照明灯工作，解放双手操作手持式操控子系统，通过双目实时显示单元可以实时看到两个单目相机的综合画面，人工操作触摸压力按钮，启动嵌入式系统开发板内上位机界面的不同功能性程序，实时显示与水下环境中不同目标的距离，防止与其他物体发生碰撞，提高潜水的安全性，同时对目标物体可以进行三维重构进行尺寸测量。

31、再次，该系统由两个子系统构成，每个子系统由多个独立仪器组装构成，充分体现了系统的模块化程度较高，并且安装和拆卸维护都比较方便，可以随时拆卸更换某个零件，每个独立仪器都可以作为一个独立设备进行工作或者被其他结构使用，具有一定通用性。

32、此外，接线盒的应用将所有外设仪器的导线汇聚在一个舱体内重新排版连接，减少与电子舱系统连接的水密连接器的数量，同时显示屏、触摸压力按钮、嵌入式系统开发板、姿态和深度传感器均安装于电子舱内部，减少了上述仪器外置与电子舱连接的接插件数量和加工件数量，进而降低了成本，也降低了外界因素对电子舱内部的损坏。

33、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。

34、根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。