论文部分内容阅读
水下摄像机是海洋开发的重要工具，利用水下摄像机可以获得水下图像、视频信息，为人们收集第一手资料。水下摄像机的应用十分广泛，包括水下观光、海上救助、海底施工、科学研究等等。在数字视频压缩技术、图像获取和记录技术、高分辨率的图像传感器快速发展的推动下，水下摄像机的设计和制造也有了很大的进步。本文的研究目的是研制一款自容式水下摄录像机，实现水下图像即拍即存、批量读取。外界物体经过光学系统后成像在CMOS图像传感器的靶面上，CMOS图像传感器完成光电转换，将光信号转换为电信号，在时序脉冲的驱动下，输出一定规则的电信号。这些电信号进入SPCA1527A信号处理组件，完成了编码操作，获取图像和视频信息；该信息既可以存储在SD卡上，也可通过USB总线接口在上位机上显示。微控单元由MSP430F149作为主芯片，通过光耦合器与SPCA1527A组件连接。用LabVIEW设计了上位机控制软件，可设置工作任务表；该表通过串口发送给单片机存储在AT24C02中，当DS1302时钟芯片的时间与工作任务表中的时间匹配时，摄像机就按照预先编好的工作任务表内容，进行拍照、摄像等工作。本论文主要完成了以下工作：1.分析了水下摄像机的基本框架，制定了整个系统的设计方案。包括单片机选型，图像传感器选型，信号处理系统组件介绍，工作控制的流程设计；上位机软件的功能要求。2.设计了整个系统的硬件电路，包括单片机的外围电路，时钟电路、存储电路以及信号转换电路。3.编写了相应的控制程序，包括设置单片机控制DS1302芯片的工作程序，单片机内部实现存储以及读取，时间匹配等功能的程序以及上位机程序。上位机采用LabVIEW软件设计，包括登录界面程序设计、串口通讯程序设计、工作表任务设计以及视频、图像读取程序设计。4.设计自容式水下摄像机的封装外壳，窗体以及密封设备，并对外壳进行SolidWorks Simulation仿真分析，满足3000米水深工作的压力要求。整个系统经过测试得到以下结果：上位机与下位机通讯正常；上位机软件设置工作任务后，自容式水下摄像机成功接受工作任务，并按照工作任务表的要求，完成了对图像、视频的采集；摄像机获取的图像和视频信息能在上位机读取和存储。测试结果表明：本论文设计的自容式水下摄像机可以实现水下图像即拍即存、批量读取。