一种低成本水下准高速摄像系统
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710所水下成像系统技术方案页数:21
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水下摄像影像模糊不清的原因分析及改善方法页数:5
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水下高清晰成像及精确定位系统设计的开题报告
水下高清晰成像及精确定位系统设计的开题报告一、研究背景水下高清晰成像及精确定位系统是目前水下机器人、水下搜救、水下勘探等领域的重要技术。
水下环境复杂且对电磁波传输具有很大的阻隔作用，因此传统的成像技术很难在水下得到应用。
而随着水下机器人、水下搜救等应用领域的拓展，对于水下高清晰成像及精确定位系统的需求越来越大，这也为该领域的研究提供了机遇。
二、研究内容本研究拟设计一种水下高清晰成像及精确定位系统。
具体内容包括：1. 确定适合水下成像的成像技术。
通过对目前水下成像技术的分析和比较，选择适合水下环境的高清晰成像技术。
2. 设计水下高清晰成像系统。
根据选定的成像技术，设计水下高清晰成像系统，包括摄像头、光源等硬件设备的选择与配置，以及成像算法的设计和优化。
3. 确定水下定位技术。
通过对目前水下定位技术的分析和比较，选择适合水下环境的精确定位技术。
4. 设计水下精确定位系统。
根据选定的定位技术，设计水下精确定位系统，包括声纳、GPS等定位设备的选择与配置，以及定位算法的设计和优化。
5. 实现系统集成。
将水下高清晰成像系统和水下精确定位系统进行集成，实现整个水下高清晰成像及精确定位系统的功能。
三、研究意义本研究的最终目的是实现水下高清晰成像及精确定位系统，该系统可以应用于海洋勘探、水下探险、水下考古、水下搜救等领域。
该系统的研发和应用具有如下几个方面的意义：1. 提高水下成像与定位的精度。
传统的水下成像与定位技术很难达到高精度的水平，本系统的研发和应用可以提高水下成像和定位的精度，从而更好地服务于各个领域的应用需求。
2. 推动海洋科学的发展。
海洋中存在着许多未知领域，包括海洋生物、海洋地质等等，本系统的应用可以帮助科学家更好地了解海洋中的生态系统，促进海洋科学的发展。
3. 促进水下勘探与开发的进步。
水下的石油、天然气等资源往往存在于深海中，难以直接观察和发现。
本系统的应用可以帮助勘探和开发人员更好地了解深海中的资源储量，从而促进水下勘探与开发工作的进步。
水下高速摄影系统研发成功
水下高速摄影系统研发成功
无
【期刊名称】《军民两用技术与产品》
【年(卷),期】2006(000)006
【摘要】中国船舶重工集团公司710所成功研制出水下高速摄影系统并正式投入使用。
水下高速摄影系统采用高速彩色摄影机，最高拍摄速度为每秒10万幅图片，可对高速运动的物体进行精确的运动分析。
为满足水下试验的需求，研制人员对高速摄影机进行了水下密封和水下补充照明设计，使系统能够在水下正常使用。
同时还设置了水下高速摄影控制系统，操作人员可在系统控制柜上直接控制水下拍摄，并对系统进行状态和漏水报警监测，自动显示深度，为水下试验提供可靠保证。
【总页数】1页(P27)
【作者】无
【作者单位】中国船舶重工集团公司710所
【正文语种】中文
【中图分类】TB853.17
【相关文献】
1.基于高速摄影的水下爆炸破片侵彻特性试验 [J], 沈晓乐;朱锡;赵红光
2.高速摄影技术在水下爆炸气泡脉动研究中的应用 [J], 汪斌;张光升;高宁;王彦平
3.摄影技术在水下考古工作中的运用——水下者古摄影简述 [J], 韩飞
4.世界首个深水水下载荷试验系统研发成功 [J],
5.水下爆炸的高速摄影测试技术研究 [J], 洪江波;李海涛;朱锡;牟金磊;黄晓明
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一种中继型水下高速摄像系统
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｖ ｉ ｅ ｗ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｈ ｉ ｇ ｈ — ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｃ ａ ｍｅ ｒ ａ ｓ ｕ ｓ ｅ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ，ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｓ ｅ ｔ ｏ ｆ ｒ ｅ ｌ ａ ｙ ｔ ｙ ｐ ｅ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｈ ｉ 曲ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｃ ａ ｍ—
摄 像 机， 高 速 摄 像 机 一 般 可 达 到 每 秒 １ ｏ ０ ０ ～ ｌ ｏ ０ ０ ０ 帧 的 帧 频 甚 至 更
高。水下高速摄像机是将高速摄像机安装在带耐水压透光玻璃密封
装置 中，用 于研 究水 下高速 运动 的物体 川 。
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３ 应 用 效果
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接 ， 中间连 接接 头较 多 ，以太 网信 号衰减 较大 ，通 信及 数据 传输 质 量 太差 ，所 以在 电缆绞 车 中增加 一 中继 型Ｈ Ｕ Ｂ，增强 以太 网传输 信
当前对 水下 高速 运动 的物 体分析手段还 比较匮 乏，水下高速摄 像 系统是一种 有效的析 手段 。本 文通过水 下高速系统 的研究 ，设计 出
水下摄影机的制作方法
水下摄影机的制作方法水下摄影机的制作方法水下摄影机是一种特殊的摄影设备，可以在水下拍摄清晰的照片和视频。
它通常用于水下考古、水下生物观察、水下探险等领域。
如果你对水下摄影感兴趣，你可以尝试自制一个水下摄影机，下面是一种简单的制作方法。
所需材料：1. 一个高清摄像头2. 一个水密的透明容器，如密封塑料盒3. 一些密封胶4. 一个防水开关5. 一条长的电缆6. 一个电池供电系统7. 一些保护垫片步骤一：选择合适的摄像头首先，选择一个适合的高清摄像头。
可以选择一个小巧、轻便且清晰度高的摄像头，便于携带和使用。
步骤二：准备水密容器接下来，准备一个水密的透明容器，将摄像头放入容器中。
容器要足够大，以容纳摄像头和其他必要的配件。
确保容器材料透明度高，以保证拍摄的照片和视频清晰可见。
步骤三：封闭容器使用密封胶将容器的开口封闭，以确保容器内部的水密性。
确保所有的接缝都被密封，以防止水渗入容器。
步骤四：安装防水开关在容器上安装一个防水开关，以便在需要时可以打开或关闭摄像机。
确保防水开关可以完全密封容器，防止水渗入。
步骤五：连接电缆使用一条长的电缆将摄像头与电池供电系统连接起来。
电缆应足够长，以便摄像机可以自由移动。
确保电缆与摄像头和电池供电系统正确连接。
步骤六：安装电池供电系统将电池供电系统固定在容器外壁上，确保电缆连接稳固可靠。
电池供电系统应为防水设计，以保证在水下使用时不会受到水的侵入。
步骤七：安装保护垫片在容器的内外壁之间安装一些保护垫片，以防止容器在水下使用时受到撞击和挤压。
这些保护垫片可以为摄像机提供额外的保护和稳定性。
制作完成后，你就可以将水下摄影机带到水下进行拍摄了。
在使用前，确保摄像头和电池供电系统都已经充好电，并进行必要的测试。
使用时，注意摄像头的保护，避免与水下物体碰撞，并及时清洗干净以防止损坏。
拍摄完毕后，及时将摄像机从水下取出并进行干燥和清洁，以保证设备的正常使用寿命。
总结：以上就是一种简单的水下摄影机制作方法。
水下高速摄像与照明系统
水下高速摄像与照明系统水下高速摄像与照明系统是一种应用于水下环境进行高速拍摄的装置，它结合了高速摄像与照明技术，能够在极低光照条件下达到高质量拍摄效果。
该系统主要由摄像机、照明灯、控制器和相应配件组成，其核心是摄像机和照明灯。
在水下环境下进行高速摄像需要解决以下两个问题：一是水的折射率和水质的影响，二是水下环境的光照条件。
为解决这些问题，系统采用各种先进技术，包括高速摄像、LED照明、白平衡、自动曝光、滤镜等。
首先，系统中使用的高速摄像机具有快速曝光和快速快门速度，能够在极短时间内捕捉昆虫飞行或鱼儿游动等快速变化的动作。
而且，高速摄像机的分辨率和灵敏度也不断提高，利于拍摄高质量影像。
其次，LED照明技术的应用也是该系统重要的组成部分。
LED照明具有节能、寿命长、易于调节等优点，在水下环境中可提供优质照明，避免了传统灯光可能产生的热能和污染物等问题。
此外，照明波长、亮度和方向等也都可以由控制器进行调节，以适应拍摄不同场景的需要。
最后，相应的配件也非常重要。
比如，白平衡滤镜可以消除水下环境对拍摄影像的影响，使摄像机能够准确捕捉颜色和细节；自动曝光技术可以通过对照明灯亮度的自动调整，使得拍摄的影像更加均匀，不会因为局部亮度过高或过低而产生过暗或过亮的情况。
水下高速摄像与照明系统的应用范围非常广泛，从海洋生物研究和探索到水下工程监测和教育展示等领域都有重要作用。
在科学研究中，该系统可以捕捉生物生长和行为变化等信息，为生态学、生物学等科学领域提供重要数据支持；在水下工程中，该系统可以监测水下管道、水文地质等信息，为海洋资源探勘、水下开发等领域提供数据支持；在教育展示领域中，该系统也可以进行海洋教育、水下展示等工作，提高公众环保意识，促进海洋文化的传承和发展。
综上所述，水下高速摄像与照明系统是一种高新技术装置，其应用价值非常大。
随着科技的不断进步，该系统会不断得到优化和升级，推动人类更好地认识和保护海洋生态环境的发展。
一种中继型水下高速摄像系统
一种中继型水下高速摄像系统卢海洋【摘要】针对水下高速摄像机使用的实际环境需求,设计了一套基于HUB的中继型水下高速摄像系统,在同步信号作用下,保证3路水下高速摄像机的数据记录零秒统一.有效解决以太网长距离传输信号不太稳定问题和不同摄像机的数据记录同步问题.【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】2页(P156,158)【关键词】水下高速摄像机;同步;中继;信号传输【作者】卢海洋【作者单位】中国船舶重工集团公司第七一○研究所【正文语种】中文0 引言高速摄像机是一种可以很高帧频对物体的运动影响进行拍摄的摄像机，高速摄像机一般可达到每秒l000～1000O帧的帧频甚至更高。
水下高速摄像机是将高速摄像机安装在带耐水压透光玻璃密封装置中，用于研究水下高速运动的物体[1]。
本文研究的中继型水下高速摄像系统是将4台水下高速摄像机集成在一起，用于研究分析水下高速运动的物体。
由于水下高速摄像机基于以太网，并带有较长的水密电缆和电缆收放绞车，网络传输数据量较大时通信不太稳定，在电缆收放绞车中增加中继型路由器，增强数据传输稳定性和传输质量[2]。
1 主要存在的问题当前对水下高速运动的物体分析手段还比较匮乏，水下高速摄像系统是一种有效的分析手段。
本文通过水下高速系统的研究，设计出一套体积小、实时传输记录水下高速摄像系统，有效解决了水下高速运动物体的运动分析难题，让水下高速运动物体的研究可视化[3]。
2 系统实现的功能及设计方案系统实现的功能：接收到拍摄触发信号后，从三个不同的维度实现水下高速运动物体的拍摄记录。
水下高速摄像系统包括3组水下高速摄像装置、3台电缆绞车、水面控制柜、计算机等组成，原理框图如图1所示。
每组水下高速摄像装置包括1台高速摄像机、3台水下照明灯、3台整流器、3台设备安装架。
安装架用来安装水下高速摄像机、水下照明灯和整流器。
[1]图1 水下高速摄像系统原理图每组高速摄像装置与水面控制台之间通过一根水密电缆连接，中间通过电缆绞车连接。
一个新型的水下实况微光高速电视记录系统
一个新型的水下实况微光高速电视记录系统
王忠厚;李自田;李建安;孙传东;庞其昌;高伟;乔卫东
【期刊名称】《光子学报》
【年(卷),期】2003(32)8
【摘要】介绍了一个新型的水下实况微光高速电视记录系统在船上或岸上使用该系统的控制系统 ,可对该系统的水下成像系统进行远程控制 ,并通过该水下成像系统得到水下运动目标的水下常速电视图像、水下高速电视图像和水下微光高速电视图像该系统的工作水深可达水下 5 0m .
【总页数】3页(P1007-1009)
【关键词】水下电视;水下高速电视;水下微光高速电视
【作者】王忠厚;李自田;李建安;孙传东;庞其昌;高伟;乔卫东
【作者单位】中国科学院西安光学精密机械研究所
【正文语种】中文
【中图分类】P715.52
【相关文献】
1.水下微光高速摄像系统在潜艇实验中的应用 [J], 沈凌敏;何俊华;张琦;陈良益
2.新型水下电视系统的研制和应用 [J], 孙传东;李驰
3.水下微光高速电视光学系统 [J], 王忠厚;白清兰;李自田
4.新型假彩色微光电视系统总体技术研究 [J], 赵鹏;方志良
5.水下微光高速光电成象系统作用距离的研究 [J], 孙传东;陈良益;高立民;李驰;卢笛;张建生
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【摘要】本文主要讲述了一种低成本的水下准高速摄像系统。
在录像时，系统首先将视频数据缓存在主机上，然后再将数据复制到硬盘当中。
这种摄像系统的帧率大于普通的水下电视，画面质量也非常高，同时成本又远小于通常意义上的水下高速摄像系统，可以作为常规的水下电视和水下高速测量之间的过度设备，也填补了水下高速摄像与常速摄像之间的空白。
【关键词】水下摄像 准高速摄像 低成本
1 背景
通常情况下，我们需要对水下的目标进行视觉上的观测，这种观测经常采用水下电视的方法。
这种普通的水下电视的帧率通常是25～30帧。
但是，有的时候水下目标的运动速度比较大，通过普通的水下电视观测并不能取得非常良好的观测效果;如果采用高速摄像的方式测量的话，观测成本又增加很多。
所以，在待观测目标的运行速度大于普通水下电视可以良好观测的速度而又没有达到必须采用高速摄像的方式去观测的速度时，我们设计了一种低成本的准高速水下目标观测系统。
2 系统原理
我们知道，一般的高速摄像机在录像时是将视频数据保存在自身的内部缓存中。
这种缓存是易失性存储介质，存储速率非常高，大小一般在几个G至十几个G之间不等，这样可以保证将几秒至几十秒的视频数据不丢失的保存下来。
然后再通过上位机将数据从高速摄像机中读取出来，并保存在硬盘当中。
我们所设计的准高速摄像系统也采用了这种类似的设计方法。
由于机芯本身并不带有缓存介质，所以我们只能将视频数据保存在显控主机上。
机芯传递给显控主机的视频数据的速率是每秒752×480×60Bit，这样的数据如果直接保存在硬盘中，会由于硬盘的读写速度慢而造成数据大量丢失。
于是我们便先将数据保存在显控主机的内存中，等到用户点击停止保存键或者最长录像时间到，再将视频数据从内存中读取出来，并保存在硬盘中。
采用这种方法就不会丢失视频数据。
这样做实际上就是把显控主机的内存当成了准高速摄像机的内部缓存，显控主机的内存大小就决定了可以记录的时间的长短。
因为高速或者准高速摄像的观测录像时间都不会太长，一般为几秒至几十秒而已，所以这种方法可以满足要求。
在XP系统上我们录像的时间可以达到33秒，而在Win7系统上，至少可以增加一倍。
系统工业原理图如图1所示。
3 硬件系统
本系统的硬件有三部分组成：水下准高速摄像机、显控主机和连接缆。
如图2所示。
水下准高速摄像机采用国产的MVC360-60GE机芯，这种准高速摄像机的帧率是每秒60帧，分辨率是752×480。
这种摄像机本身不带有镜头，在工作时我们为其配备4.5-10mm变焦镜头，在空气中进行手动调焦。
这样做的好处是可以通过调节，来改变水下可观测的距离。
由于这种机芯的帧率是每秒60帧，分辨率是752×480，所以在进行数据传输时必须通过超五类的以太网线和水面显控主机相连，供电方式是通过水面24V供电。
水面显控主机配有千兆网口，用来接收摄像机传来的视频数据，并且实时显示摄像画面。
为了可靠工作，这种显控主机采用工控机。
我们目前完成的系统是单摄像机系统，如果要多个摄像机同步工作，只需要加装配备统一触发的触发设备即可完成同步观测和保存。
一般的水下高速摄像系统与本系统在硬件构成上主要差别在高速摄像机的机芯与高速摄像系统水面显控主机的监控软件上。
本系统的机芯只是准高速机芯，较国外进口的高速摄像机机芯要便宜得多。
另外，若使用国外进口的高速摄像机机芯就必须配套使用相关的软件，而本系统的软件完全由自己设计开发，可以自由设计功能与界面，从而进一步降低了产品的成本。
4 软件系统
系统每采集到一帧图像，就会调用一次回调函数MStreamProc（）。
于是在录像时，在MStreamProc（）中添加将视频数据保存到内存的代码。
在保存视频数据以前，需要先申请一段内存空间。
为了能够最大程度上获得大的内存空间，从而获得更长的录像时间，本系统在保存时申请了两段内存并初始化了一个空的AVI文件：
void CMVCTestDlg：：OnSaveavi（）
{
...
if（MVC_SaveAVIName（m_iCurDevNo，（char*）（LPCTSTR）mFilename， &mCOMPVARS）== CY_RESULT_OK）
{
ptr = （LPBYTE）malloc（512000000）;
ptr1 = （LPBYTE）malloc（256000000）;
MV_AVIFileInit（541215044， m_FrameRate）;
}
…
}
内存申请完以后，将要保存的视频数据一帧一帧的连续保存在申请到的内存中。
UINT WINAPI MStreamProc（WORD wHWCardNo，MVCFRAMEINFO m_FrameInfo， PVOID pUserData）
{
…
memcpy（ptr，（const void *）m_FrameInfo.lBufPtr，360960）;//m_FrameInfo.lBufSize bufptr[g_Framecounter]=ptr;
if（g_Framecounter<1417）
{
ptr=（ptr+360960）;//（void）
g_Framecounter=g_Framecounter+1;
}
else
{
if（g_Framecounter<1982）//2120 {
ptr=ptr1+（g_Framecounter-1417）*360960;
g_Framecounter=g_Framecounter+1;
}
else
{
g_AVISave=1;
}
}
…
}
当点击停止保存或者是保存的最大时间到了以后，系统会停止向内存中写入数据，同时从内存中将数据读取到硬盘，写入通过MV_AVIFileInit（）初始化了的空AVI文件中。
void CMVCTestDlg：：OnSaveavi（）
{
…
for（i=0;i<g_Framecounter;i++）
{
memcpy（FrameInfo1.lBufPtr，bufptr[i]，360960）;if（MVC_PixelConverter2（m_iCurDevNo，pFrameInfo1，pFrameInfo2，1）==CY_RESULT_OK）
{
GetDlgItem（IDC_SAVEAVI）->SetWindowText（"等待"）;
GetDlgItem（IDC_SAVEAVI）->EnableWindow（FALSE）;
}
MV_AVIFileAddFrame（0，g_pBitmapInfo，（LPBYTE）FrameInfo2.lBufPtr，1）;// }
GetDlgItem（IDC_SAVEAVI）->SetWindowText（"保存 AVI"）;
MV_AVIFileFini（）;
GetDlgItem（IDC_SAVEAVI）->EnableWindow（TRUE）;
}
程序从内存中读取视频数据，是最为关键的时期，在此期间，程序不能响应其他动作，只能完成这一项工作。
所以将IDC_SAVEAVI文本内容写为“等待”，并且禁用。
当程序读取数据完毕时，才改为可用。
保存在内存中的视频数据实际上是黑白数据，但是，这种准高速摄像我们通常希望是能得到彩色图像，于是通过MVC_PixelConverter2（）将黑白图像转化为彩色图像，并保存到AVI文件中。
在高速或者是准高速摄像时，回放研究视频数据经常是逐帧回放、研究，所以在保存视频数据时，是不需要压缩的。
5 结语
这种低成本的水下准高速观测摄像系统实际上是填补了普通的水下常速摄像和较昂贵的高速摄像之间的空白，既增加了目标的可观测速度，又不至于使成本增加很多。
这种水下准高速摄像系统在实际当中已经有过使用，并且取得了良好的效果。
参考文献：
[1]孙鑫.VC++深入详解[M].电子工业出版社，2012.。