自容式水下攝（錄）像機(jī)的研制.pdf

1、水下攝像機(jī)是海洋開(kāi)發(fā)的重要工具，利用水下攝像機(jī)可以獲得水下圖像、視頻信息，為人們收集第一手資料。水下攝像機(jī)的應(yīng)用十分廣泛，包括水下觀光、海上救助、海底施工、科學(xué)研究等等。在數(shù)字視頻壓縮技術(shù)、圖像獲取和記錄技術(shù)、高分辨率的圖像傳感器快速發(fā)展的推動(dòng)下，水下攝像機(jī)的設(shè)計(jì)和制造也有了很大的進(jìn)步。
　　本文的研究目的是研制一款自容式水下攝錄像機(jī)，實(shí)現(xiàn)水下圖像即拍即存、批量讀取。外界物體經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后成像在CMOS圖像傳感器的靶面上，CMOS

2、圖像傳感器完成光電轉(zhuǎn)換，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，在時(shí)序脈沖的驅(qū)動(dòng)下，輸出一定規(guī)則的電信號(hào)。這些電信號(hào)進(jìn)入SPCA1527A信號(hào)處理組件，完成了編碼操作，獲取圖像和視頻信息；該信息既可以存儲(chǔ)在SD卡上，也可通過(guò)USB總線接口在上位機(jī)上顯示。微控單元由MSP430F149作為主芯片，通過(guò)光耦合器與SPCA1527A組件連接。用LabVIEW設(shè)計(jì)了上位機(jī)控制軟件，可設(shè)置工作任務(wù)表；該表通過(guò)串口發(fā)送給單片機(jī)存儲(chǔ)在AT24C02中，當(dāng)DS1302時(shí)

3、鐘芯片的時(shí)間與工作任務(wù)表中的時(shí)間匹配時(shí)，攝像機(jī)就按照預(yù)先編好的工作任務(wù)表內(nèi)容，進(jìn)行拍照、攝像等工作。本論文主要完成了以下工作：
　　1.分析了水下攝像機(jī)的基本框架，制定了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。包括單片機(jī)選型，圖像傳感器選型，信號(hào)處理系統(tǒng)組件介紹，工作控制的流程設(shè)計(jì)；上位機(jī)軟件的功能要求。
　　2.設(shè)計(jì)了整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路，包括單片機(jī)的外圍電路，時(shí)鐘電路、存儲(chǔ)電路以及信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。
　　3.編寫(xiě)了相應(yīng)的控制程序，包括設(shè)置單

4、片機(jī)控制DS1302芯片的工作程序，單片機(jī)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)以及讀取，時(shí)間匹配等功能的程序以及上位機(jī)程序。上位機(jī)采用LabVIEW軟件設(shè)計(jì)，包括登錄界面程序設(shè)計(jì)、串口通訊程序設(shè)計(jì)、工作表任務(wù)設(shè)計(jì)以及視頻、圖像讀取程序設(shè)計(jì)。
　　4.設(shè)計(jì)自容式水下攝像機(jī)的封裝外殼，窗體以及密封設(shè)備，并對(duì)外殼進(jìn)行Solid Works Simulation仿真分析，滿足3000米水深工作的壓力要求。
　　整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)測(cè)試得到以下結(jié)果：上位機(jī)與下位機(jī)通