海洋所占面积约为地球表面的70%左右,拥有极为丰富而一直未被充分开发的海洋物产资源,为人类的生存提供了充足的淡化海水、海洋生物、天然气能源以及海底矿产等。我国拥有300万平方公里海域,是海洋大国之一,却不是海洋强国,对于海洋资源的深入开发和利用具有重要的战略意义。针对海洋深处生物资源和矿产资源的开发,常常需要掌握深海环境的实时情况,实现远程监控,提高深海作业的效率。本文主要为深海科学考察设计一款搭载在科考设备上的高清摄像机,该款深海高清摄像机的设计指标是视频的分辨率达到1080P、数据传输帧率达到30fps,并能适应水下4000米的恶劣工作环境,其常装配在深海新型取样仪器电视抓斗、海洋生物采样器、深海中深孔岩心取样钻机、“深海生物拖网”等海洋科考设备上。深海高清摄像机系统在图像传感器选择上需要具备高解析度、高分辨率、低影响失真等特点。系统主处理器将采集到的高分辨率图像经过图像修复、白平衡处理、自动曝光量控制、边缘增强等图像优化后进行压缩编码,再经过以太网和光缆将压缩的视频数据从几千米的深海传输到甲板监控平台,科考队员只需要在PC机上登入Web服务器连接视频监控,实现实时的对深海考察环境进行监控,并将珍贵的监控数据进行存储,为深海科考提供可靠的数据保障。本文从深海高清摄像机的课题背景、研究意义、国内外发展现状以及未来的发展趋势入手,详细阐述了本课题的主要研究内容。根据系统相关原理和列举的典型设计方案选择出系统硬件和系统软件的设计方案并完成相应设计。高清摄像机系统硬件的设计与实现由嵌入式系统硬件结构设计和水密外壳结构设计组成。嵌入式系统硬件结构设计上,主处理板的图像传感器选择镁光公司提供的MT9P031传感器芯片,主处理器采用TI公司提供的DaVinci系列视频处理器芯片DM368,DM368处理器是高清视频摄像机、实时数码照相机、高清视频通信系统等众多摄像领域产品的理想主处理器;水密外壳观察窗采用石英玻璃,前端盖、壳体和后端盖采用316L不锈钢材料,通信接口采用水密插头,保障系统在水下4000米正常通信。高清摄像机系统软件的设计与实现由嵌入式系统软件驱动程序设计和Web服务器操控界面设计两大部分组成。嵌入式系统软件主要完成V4L2视频驱动程序设计和DM9161网卡驱动程序设计,为系统视频编解码以及网络传输提供支持;Web服务器界面主要完成系统登陆界面和系统视频监控界面的设计,为科考队员在甲板监控提供操控平台。