[发明专利]一种深海生物测量装置及其生物特征的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及深海生物立体观测领域，特别是涉及一种深海生物测量装置及其生物特征的测量方法。

背景技术

在对深海生命的探索中，水下摄像/照相作为一种直接的探索手段，操作相对简单，很多情形下是获取深海生物信息的唯一途径。常规的水下相机只是关注于对深海生物的定性观测，由于平面图像的限制，无法进行生物体长，体宽，体积以及形态分类鉴定所需的重要器官的三维形状尺寸等参数的测量；目前也有学者提出了利用双目视觉测量水下目标物，但目前的技术还局限在对水下固定物的观测测量，使用时需要将相机或其载体静止于海底，才能精确计算观测目标。显然前者只能提供视觉上的图像，后者虽然可以进行测量计算，但是这类观测系统只能在静止条件下使用，而遥控有缆潜水器(Remote Operated Vehicle，ROV)和无缆自主潜水器(Autonomous UnderwaterVehicle，AUV)等深潜器是运动平台，因此，无法在ROV、AUV等深潜器上实时使用无法搭载在上面使用，更无法对游动的鱼类进行观测，其实用意义不大。

由于技术手段的限制，以及很多深海生物，特别是鱼虾等活动能力很强的巨型底栖游泳动物和水母等柔软、不成形的透明胶质体生物，很难获得实物样品，造成深海生物学研究结果中缺少了这些生物的定量数据。

发明内容

本发明的目的是提供一种深海生物测量装置及其生物特征的测量方法，以解决现有的测量设备只能在静止条件下使用，实用性低，无法测量游动的深海生物的生物特征的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种深海生物测量装置，包括：深海相机、支架、耐高压舱、水密接插件以及水下电缆；所述深海相机包括第一深海相机、第二深海相机；

所述耐高压舱固定于所述支架的一侧且与所述支架平行；

所述耐高压舱的两端设有水密接插件，所述水密接插件用于固定所述水下电缆，所述水下电缆用于连接所述耐高压舱和所述深海相机，将所述深海相机所采集到的图像传送到所述耐高压舱内的中央处理器。

可选的，所述深海相机为具有耐压光学窗口封装的相机；所述深海相机与所述支架固定连接；所述第一深海相机和所述第二深海相机分别设于所述支架的两端，两个所述深海相机的光轴在同一平面上，并成夹角，角度介于15度－45度之间。

可选的，两个所述深海相机进行了内参数和外参数的标定，标定参数保存在所述耐高压舱内的中央处理器中；所述内参数包括第一深海相机和第二深海相机的焦距、主点坐标、镜头畸变系数以及水下光学折射率，所述外参数包括第一深海相机和第二深海相机之间的空间位置和姿态关系。

一种深海底栖固着生物的生物特征测量方法，所述深海底栖固着生物的生物特征测量方法应用于一种深海生物测量装置，所述测量装置包括：

深海相机、支架、耐高压舱、水密接插件以及水下电缆；所述深海相机包括第一深海相机、第二深海相机；所述耐高压舱固定于所述支架的一侧且与所述支架平行；所述耐高压舱的两端设有水密接插件，所述水密接插件用于固定所述水下电缆，所述水下电缆用于连接所述耐高压舱和所述深海相机，将所述深海相机所采集到的图像传送到所述耐高压舱内的中央处理器；

所述深海底栖固着生物的生物特征测量方法包括：

采用平面棋盘格标定法确定第一内参矩阵、第一外参矩阵、第二内参矩阵以及第二外参矩阵；所述第一内参矩阵以及所述第一外参矩阵是由所述第一深海相机所拍摄的图像确定的；所述第二内参矩阵以及所述第二外参矩阵是由所述第二深海相机所拍摄的图像确定的；

同步获取所述第一深海相机拍摄的第一图像和所述第二深海相机拍摄的第二图像；

根据所述第一内参矩阵、所述第一外参矩阵、所述第二内参矩阵、所述第二外参矩阵、所述第一图像以及所述第二图像确定匹配点；所述匹配点包括第一匹配点和第二匹配点；所述第一匹配点是根据所述第一图像得到的，所述第二匹配点是根据所述第二图像得到的；所述第一匹配点和所述第二匹配点为第一图像和第二图像上对应于空间同一位置的像素点；

根据所述第一匹配点、所述第二匹配点、所述第一内参矩阵、所述第一外参矩阵、所述第二内参矩阵以及所述第二外参矩阵，采用光学三角法和迭代最近点算法建立深海底栖固着生物的整体三维模型；

根据所述深海底栖固着生物的整体三维模型测量所述深海底栖固着生物的生物特征；所述生物特征包括体长、体宽和体积，以及生物局部位置的长宽。