2500米极地冰下湖钻具自容式摄像系统研制
发布时间：2021-06-13 23:42
科学家在南极厚重的冰盖底下,发现一个巨大的冰下湖,其深度达到数千米,在冰下沉寂了数千万年之久,据科学家推测,冰下湖内部的水源极为纯净,且整个冰下湖还可能存在着新的微生物种。因此,南极冰下湖的科学考察有非常重大的意义。由于冰下湖上方的冰盖极为深厚,所以需要用专业的冰下湖钻具设备进行钻冰,从而进入冰下湖。本文主要为南极科学考察设计一款自容式摄像机,搭载在冰下湖钻具的科学载荷平台上,与其他实验装置一起装配在冰下湖钻具的内部,既可以用来记录整个钻具的工作过程,也能拍摄冰下湖的湖中景象。本摄像系统采用DM368芯片核心板搭载在外围电路上,外围电路完成了电源模块、存储模块、以太网模块、视频输入模块、USB模块、调试串口模块等电路设计。并搭载了照明电路与加热电路。并完成系统主控板、LED电路板、加热控制板的PCB图绘制、焊接与调试。三块电路板均装载在长112mm,宽76mm的圆柱体水密外壳中。本文完成了对水密外壳材料的选型、前端观察窗透镜的选型,整个系统在Solidworks中进行了3D建模仿真。视频输入接口搭载小型CMOS摄像头,系统主处理器将采集到的图像进行H.264编码、图像增强等处理。拍摄的...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
NanoSeaCam彩色摄像机
浙江省硕士学位论文4感，因此可在夜间反映出红外LED的照明情况。此摄像机在电机的带动下可进行水平360度旋转拍摄，密封外壳装有防震铝箔装置，提高画面拍摄清晰度，摄像机内部采用电池供电，通过电缆可连接电脑观察拍摄图像。图1.2国产便携式水下打捞监视器由上述国内外发展现状与研究成果可知，国外摄像机对于深水领域的摄像机的研究成果优于国内，国外水下摄像机可用于0至11000米范围，且具有耐低温的优质特性，国内研制的水下摄像机一般用于水下打捞和浅水域搜索工作，不适用于深水领域或者极寒领域的水下研究工作，因此对于在极地冰下水环境使用的水下摄像机的研制具有重大意义。1.4本论文主要研究内容本论文主要为南极科学考察设计一款自容式摄像机，将会工作在南极冰下湖里的冰下水环境中。由于该摄像系统会装载在一些冰下湖钻具，冰孔测井仪上，这些设备常年放置在无人值守的冰站中，冰站中也没有铺设能直接与摄像头通信的传输线缆，所以摄像头所拍摄到的录像信息不方便在线查看，只能就地存储在系统中，等待下一个作业周期，科考人员前来工作时，才能到站提取视频录像。这款摄像机的尺寸要求长度为112mm，宽度为75mm，视频分辨率达到720*576，视频传输帧率最高可达25帧，搭载128G的TF卡，并且使用在极地零下40℃的恶劣环境，且能适应水下2500米工作，既能通过芯片将拍摄到的视频自容存储到TF卡中，也能通过上位机软件实时查看拍摄内容。根据本课题所研究的内容，故将本文的章节安排如下：第一章：绪论。主要针对水下摄像机的研究意义与使用背景、国内外水下摄像机发展状况进行了介绍。叙述了本论文的主要研究内容与章节安排。第二章：系统总体方案设计。主要对系统总体的大框架进行大致描述，介绍了需要使用到的相关原理，包括H.264编
浙江省硕士学位论文62系统总体方案设计2.1总体方案介绍图2.1系统整体应用示意图如图2.1所示为摄像机整体在冰下水环境应用的示意图，摄像机水密外壳装载在极地科考的冰下湖钻具上，水密外壳采用316L不锈钢材料，将系统主控板，加热控制板，LED灯，蓝宝石玻璃等全部封装在水密外壳中。因为极地冰站只能通过千米水密通讯电缆和冰下湖钻具的主控板进行通信，并不能直接与钻具内的摄像头进行通信。待钻具进入冰下湖内时候，摄像系统只能将拍摄到的所有数据自容存储到摄像机内部的TF卡中，待每个工作周期冰站工作人员前来提取数据。2.2系统相关原理2.2.1达芬奇技术概述本系统采用数字视频技术的嵌入式方案。需要有性能较好，使用成本较低，足够灵活的数字视频开发平台。且需要能满足低功耗，网口实时视频查看，自容存储等功能，因此选择
【参考文献】：
期刊论文
[1]CMOS图像传感器中高精度放大器的研究与设计[J]. 赵鹏. 榆林学院学报. 2019(02)
[2]三推进器式便携ROV设计[J]. 付梦阳. 中国战略新兴产业. 2018(12)
[3]基于TMS320DM642的自动目标跟踪及云台控制[J]. 孙洪林,张殿坤. 电子世界. 2018(03)
[4]一种中继型水下高速摄像系统[J]. 卢海洋. 电子世界. 2018(01)
[5]基于改进暗原色先验和颜色校正的水下图像增强[J]. 李黎,王惠刚,刘星. 光学学报. 2017(12)
[6]基于DM368的视频捕获与编解码系统设计[J]. 酆祥龙,魏本杰,姜秀杰. 电子设计工程. 2015(10)
[7]水下照明与摄像系统设计[J]. 方勇. 机械工程师. 2014(12)
[8]基于LED的水下目标高速摄像照明系统设计[J]. 曹晓燕,谢仁富,张彦敏. 舰船科学技术. 2014(08)
[9]水下高速摄像与照明系统[J]. 张彦敏,谢仁富,陈兵. 舰船科学技术. 2013(06)
[10]嵌入式系统在探测型水下电视系统中的应用[J]. 查智,卢海洋. 四川兵工学报. 2012(06)
硕士论文
[1]水下摄像机标定与测量算法研究[D]. 汤兴粲.哈尔滨工业大学 2015
[2]水下多摄像头目标一致性跟踪[D]. 孙娜.中国海洋大学 2015
[3]水下摄像机标定技术的研究[D]. 李洪生.哈尔滨工业大学 2013
[4]自容式水下摄（录）像机的研制[D]. 兰勇勇.中国海洋大学 2013
[5]水下摄像机的建模与标定技术研究[D]. 李绪勇.中国海洋大学 2010
[6]水下摄像系统的设计与研究[D]. 沈凌敏.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2009
本文编号：3228588
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
NanoSeaCam彩色摄像机
浙江省硕士学位论文4感，因此可在夜间反映出红外LED的照明情况。此摄像机在电机的带动下可进行水平360度旋转拍摄，密封外壳装有防震铝箔装置，提高画面拍摄清晰度，摄像机内部采用电池供电，通过电缆可连接电脑观察拍摄图像。图1.2国产便携式水下打捞监视器由上述国内外发展现状与研究成果可知，国外摄像机对于深水领域的摄像机的研究成果优于国内，国外水下摄像机可用于0至11000米范围，且具有耐低温的优质特性，国内研制的水下摄像机一般用于水下打捞和浅水域搜索工作，不适用于深水领域或者极寒领域的水下研究工作，因此对于在极地冰下水环境使用的水下摄像机的研制具有重大意义。1.4本论文主要研究内容本论文主要为南极科学考察设计一款自容式摄像机，将会工作在南极冰下湖里的冰下水环境中。由于该摄像系统会装载在一些冰下湖钻具，冰孔测井仪上，这些设备常年放置在无人值守的冰站中，冰站中也没有铺设能直接与摄像头通信的传输线缆，所以摄像头所拍摄到的录像信息不方便在线查看，只能就地存储在系统中，等待下一个作业周期，科考人员前来工作时，才能到站提取视频录像。这款摄像机的尺寸要求长度为112mm，宽度为75mm，视频分辨率达到720*576，视频传输帧率最高可达25帧，搭载128G的TF卡，并且使用在极地零下40℃的恶劣环境，且能适应水下2500米工作，既能通过芯片将拍摄到的视频自容存储到TF卡中，也能通过上位机软件实时查看拍摄内容。根据本课题所研究的内容，故将本文的章节安排如下：第一章：绪论。主要针对水下摄像机的研究意义与使用背景、国内外水下摄像机发展状况进行了介绍。叙述了本论文的主要研究内容与章节安排。第二章：系统总体方案设计。主要对系统总体的大框架进行大致描述，介绍了需要使用到的相关原理，包括H.264编
浙江省硕士学位论文62系统总体方案设计2.1总体方案介绍图2.1系统整体应用示意图如图2.1所示为摄像机整体在冰下水环境应用的示意图，摄像机水密外壳装载在极地科考的冰下湖钻具上，水密外壳采用316L不锈钢材料，将系统主控板，加热控制板，LED灯，蓝宝石玻璃等全部封装在水密外壳中。因为极地冰站只能通过千米水密通讯电缆和冰下湖钻具的主控板进行通信，并不能直接与钻具内的摄像头进行通信。待钻具进入冰下湖内时候，摄像系统只能将拍摄到的所有数据自容存储到摄像机内部的TF卡中，待每个工作周期冰站工作人员前来提取数据。2.2系统相关原理2.2.1达芬奇技术概述本系统采用数字视频技术的嵌入式方案。需要有性能较好，使用成本较低，足够灵活的数字视频开发平台。且需要能满足低功耗，网口实时视频查看，自容存储等功能，因此选择
【参考文献】：
期刊论文
[1]CMOS图像传感器中高精度放大器的研究与设计[J]. 赵鹏. 榆林学院学报. 2019(02)
[2]三推进器式便携ROV设计[J]. 付梦阳. 中国战略新兴产业. 2018(12)
[3]基于TMS320DM642的自动目标跟踪及云台控制[J]. 孙洪林,张殿坤. 电子世界. 2018(03)
[4]一种中继型水下高速摄像系统[J]. 卢海洋. 电子世界. 2018(01)
[5]基于改进暗原色先验和颜色校正的水下图像增强[J]. 李黎,王惠刚,刘星. 光学学报. 2017(12)
[6]基于DM368的视频捕获与编解码系统设计[J]. 酆祥龙,魏本杰,姜秀杰. 电子设计工程. 2015(10)
[7]水下照明与摄像系统设计[J]. 方勇. 机械工程师. 2014(12)
[8]基于LED的水下目标高速摄像照明系统设计[J]. 曹晓燕,谢仁富,张彦敏. 舰船科学技术. 2014(08)
[9]水下高速摄像与照明系统[J]. 张彦敏,谢仁富,陈兵. 舰船科学技术. 2013(06)
[10]嵌入式系统在探测型水下电视系统中的应用[J]. 查智,卢海洋. 四川兵工学报. 2012(06)
硕士论文
[1]水下摄像机标定与测量算法研究[D]. 汤兴粲.哈尔滨工业大学 2015
[2]水下多摄像头目标一致性跟踪[D]. 孙娜.中国海洋大学 2015
[3]水下摄像机标定技术的研究[D]. 李洪生.哈尔滨工业大学 2013
[4]自容式水下摄（录）像机的研制[D]. 兰勇勇.中国海洋大学 2013
[5]水下摄像机的建模与标定技术研究[D]. 李绪勇.中国海洋大学 2010
[6]水下摄像系统的设计与研究[D]. 沈凌敏.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2009
本文编号：3228588
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