Odaklanma Derin deniz optik aydınlatma ve görüntüleme sistemlerinin analizi ve gelişimi
I.Giriş
Sualtı robotları, insanlı dalgıçlar ve inişler gibi derin deniz ekipmanlarının "gözleri" olarak, derin deniz optik görüntüleme tespiti, yüksek çözünürlük, büyük miktarda veri, iyi gerçek zamanlı performans ve yerinde algılama avantajlarına sahiptir. Derin deniz bilimi ve mühendisliğinin araştırmasıdır. Derin deniz keşiflerinde "körlerin fillere dokunmasının" utancından kaçınmak için önemli bir yöntem. Derin deniz ekipmanının görüş sistemi olan derin deniz optik görüntüleme algılama sistemi, derin deniz keşiflerini "bir bakışta netleştiriyor" ve derin deniz mineral gelişimi, derin deniz kaynaklarının keşfi ve derin deniz biyolojisi ve kimyasal faaliyetlerin keşfi için temel destekleyici teknoloji haline geldi. Çin'in okyanus kullanımının ve okyanusun gelişiminin önemli bir parçasıdır. teknik temel. Çin Bilimler Akademisi Derin Deniz tarafından geliştirilen ve Çin Bilimler Akademisi Otomasyon Enstitüsü tarafından geliştirilen "Alvin", "Deep Sea Challenger", "4500m", "Jiaolong" insanlı dalgıç, "Tianya" ve "Haijiao" kara aracı "Haidou" ROV, derin dalış tespitinin işletme maliyetini azaltan ve derin dalış sisteminin çalışma verimliliğini ve güvenlik faktörünü iyileştiren bir veya birkaç set derin deniz optik görüntüleme algılama sistemi ile donatılmıştır.
İnsan su altı optik görüntüleme algılama faaliyetleri, ilk olarak 1856'da Willian Thompson adlı bir İngiliz mühendisin sıradan kameralar için su geçirmez bir kutu yaptığı zaman başladı. Kutunun dışında cam bir pencere var, kamera bu kutuya yerleştirilmiş ve köprü temelinin fotoğraflarını çekmek amacıyla su altına gömülmüş. Bu, bir su altı ortamında olduğu ve elde edilen fotoğraflar bulanık olduğu için, insanların su altı görüntülemesi için ilk girişimidir. Sualtı görüntülemenin gerçek kurucusu Fransız Louis Bouton, 1893'te basınç dengeleyici balonlu su geçirmez bir kamera yaptı ve 1895'te ilk kez bir su altı flaş cihazı yaptı ve 150 fit su derinliğine sahip fotoğrafları başarıyla elde etti. . O zamandan beri, deniz ekonomisinin ve bilimsel faaliyetlerin artan gelişimi ve deniz tabanı gözlem ağı planının sürekli gelişimi ile, derin deniz optik görüntüleme sistemleri giderek daha fazla ilgi gördü. Bugün, Amerika Birleşik Devletleri'nde Deepsea Power & Light, Birleşik Krallık'ta Kongsberg ve Hollanda'da SUBC IMAGING, derin deniz optik aydınlatma ve kamera ekipmanı geliştirebilmektedir. Ek olarak, WHOI ve Scripps gibi deniz araştırma kurumları da derin deniz optik görüntüleme üzerine çok sayıda son teknoloji araştırma gerçekleştirmiştir.
2. Hai Optik Görüntüleme Sisteminin Analizi
Derin deniz optik görüntüleme algılama, derin deniz görüntü bilgilerini elde etmek amacıyla ışığı, makineyi, elektriği ve aritmetiği birleştiren bir teknolojidir. Derin deniz optik görüntüleme algılama sistemi Şekil 1'de gösterilmektedir. Bu makale, derin deniz optik görüntüleme algılama sistemini dört alt sisteme ayırır: derin deniz aydınlatması, derin deniz kamerası, derin deniz görüntü işleme ve derin deniz görüntü aktarımı ve depolama. Her alt sistem farklı bir gelişim aşamasını temsil eder. Bunlar arasında derin deniz aydınlatma sistemi ve derin deniz kamera sistemi derin deniz optik görüntülemedir. Algılama sisteminin önemli bir donanım bileşeni, görüntü kalitesini ve çözünürlüğü doğrudan etkiler.
Şekil 1 Derin deniz optik görüntüleme algılama sisteminin ayrıştırılması
3. Derin deniz optik aydınlatma sistemi
Elektromanyetik dalgaların bir formu olan ışık, sudaki enerji yayılımı "üstel" bir şekilde zayıflatılır Normal şartlar altında, 200 m'nin altındaki görünür ışığın aydınlatması, yüzey aydınlatmasının% 0,01'inden daha azdır ve 1000 m'nin altındaki derin denizde, çevredeki ortam daha da kötüdür. Zifiri karanlıktır, bu nedenle neredeyse tüm derin deniz optik görüntüleme sistemleri, destek olarak derin deniz aydınlatma sistemlerine ihtiyaç duyan aktif görüntüleme sistemleridir. Derin deniz aydınlatma ekipmanlarının geliştirilmesinde yabancı ülkeler nispeten erken başladı. Birleşik Devletler'deki WHOI Oşinografi Enstitüsü, Birleşik Krallık'taki Scripps Oşinografi Enstitüsü, Deepsea Power & Light ve Kongsberg'in hepsi derin deniz aydınlatması araştırma ve geliştirme ve üretim yeteneklerine sahiptir. Çin'in derin deniz aydınlatma sisteminin araştırma ve geliştirme çalışmaları geç başladı ve şimdi birçok birim ilgili araştırmalar yürüttü. Derin deniz optik aydınlatma sistemi, Şekil 2'de gösterildiği gibi, 3 daha küçük alt sisteme ayrılabilir: ışık kaynağı sistemi, ışık dağıtım sistemi ve ışık dizisi sistemi.
Şekil 2 Derin deniz aydınlatma sisteminin analizi
Işık kaynağı sistemi
Derin deniz aydınlatma sisteminin "özü" olan ışık kaynağı sistemi, derin deniz aydınlatma sisteminde önemli bir rol oynar. Derin deniz ortamındaki deniz suyunun soğurma ve saçılma özelliklerine göre ışık kaynağının optik parametrelerinin nasıl belirleneceği, derin deniz aydınlatma sistemi araştırmalarının odak noktasıdır. 1990 yılında, deniz suyunda ışığın yayılma özelliklerini analiz ettikten sonra Su Fangyu, çeşitli ışık kaynaklarının performansını analiz etti, ışık kaynağı olarak yüksek basınçlı bir cıva lambası seçti ve su basıncına dayanıklı bir ambalaj yapısı geliştirdi. Derin deniz aydınlatıcısının çalışma derinliği 1000 metreye ulaşır. 2002 yılında Kawakami ve Takashi, uzun ömür, düşük enerji tüketimi ve LED'lerin hızlı başlatılmasının avantajlarını değerlendirdi ve ilk kez derin deniz aydınlatması için ışık kaynağı olarak LED'leri benimsedi, bu da derin deniz aydınlatmasının verimliliğini ve kalitesini artırdı.
2003 yılında Peter C. Y. Chang, aktif derin deniz görüntülemesi için ışık kaynağı olarak polarize ışığı kullanır ve dağınık ışığın ve yansıyan ışığın polarizasyon durumlarındaki farkı, görüntünün kontrastını ve dolayısıyla görüntüleme mesafesini artırmak için kullanır. 2005 yılında E. A. Derin deniz balıklarını yerinde çekmek ve gözlemlemek için Widder, aydınlatma ışık kaynağı olarak kırmızı ışık LED'i kullanır ve gözlem sensörünün hassasiyetini artırırken kırmızı ışık aydınlatması altında yerinde derin deniz balığı resimleri elde eder. 2007 yılında K. R. Hardy, basınca dayanıklı ambalaj ve tasarım esnekliğinde gaz deşarjlı ışık kaynağı ve LED ışık kaynağının avantajlarını ve dezavantajlarını karşılaştırır ve daha yüksek basınç direnci elde etmek için "Alvin" insanlı dalgıçta ışık kaynağı olarak LED kullanır.
2010 yılında J. S. Jaffe, aydınlatma kaynağının geri dağılımını azaltmak ve görüntü kontrastını ve görüntüleme mesafesini artırmak için yapılandırılmış ışık kaynağını kullanır. 2011 yılında Lou Zhibin, deniz suyundaki ışığın yayılmasının doğasını ve su altı aydınlatma talebini analiz etti ve ayrıca geleneksel ışık kaynaklarını LED'lerle değiştirmeyi önerdi ve aydınlatma ekipmanı tasarlamak için simülasyon yazılımı kullandı. 2012 yılında Mark S. Olsson, beyaz ve yeşil ışık kaynağı çiplerini bir derin deniz aydınlatıcı üzerine entegre eder ve buna göre biri uzak ve dar aydınlatma efektleri sağlayan, diğeri ise yakın ve geniş aydınlatma efektleri sağlayan iki ışık kaynağı reflektörü ile donatılmıştır.
Şekil 3 Alvin insanlı dalgıç aydınlatma sistemi
2014 yılında Nie Ying, farklı su kalitesi ortamlarını simüle etmek için belirli miktarda mavi-yeşil mürekkep ve sütü temiz suda karıştırarak farklı aydınlatma kaynakları altında su altı görüntüleme sistemlerinin görüntüleme kalitesini analiz etti ve buna göre aydınlatma kaynakları üzerinde araştırmalar yaptı. 2015 yılında Gilbert Conover ve diğerleri, farklı renkli ışık kaynaklarını programlayarak ve kontrol ederek farklı aydınlatma efektleri elde etti. 2016 yılında OH, Sang Woo, su altı multispektral görüntüleme amacına ulaşmak için 6 spektrum bantlı bir ışık kaynağı geliştirdi ve görüntü kontrol ünitesi aracılığıyla farklı spektrum bantlarının derin deniz resimlerini elde etti.
Işık dağıtım sistemi
Işık dağıtım sistemi, derin deniz aydınlatma sisteminin aydınlatma dağılımını belirleyen önemli bir bağlantıdır. Derin deniz ortamı için ideal bir ışık dağıtım sisteminin nasıl tasarlanacağı, aynı zamanda derin deniz aydınlatma sisteminin araştırma odağıdır. 1991'de Mark S. Olsson, derin deniz aydınlatmasının basınç direncini artırmak için derin deniz aydınlatma sisteminin paket merceği olarak küresel bir mercek kullanıyor.
1998'de John M. Griffiths derin deniz aydınlatıcılarını tasarlamak için yansımayı kullanır.Derin deniz koşullarına uyum sağlama öncülüğünde, ışının sapma açısı ışık kaynağı ve reflektörün göreceli konumu değiştirilerek ayarlanabilir. 2008 yılında Nigel C. Savage tarafından icat edilen su altı aydınlatma sistemi, her fitil üzerinde yansıtıcı bir ışık dağıtımı gerçekleştirir ve gelişmiş basınç direnci temelinde daha iyi bir aydınlatma etkisi elde eder. 2006 yılında William J. Işık kaynağı ile ışık dağıtım merceği arasına kasar bir şekilde bir dağınık reflektör yerleştirir Dağınık reflektörün konumunu değiştirerek, ışık efektini değiştirmek için ışının boyutu ayarlanabilir. 2012 yılında, Profesör Zheng Bing, tek tip olmayan alan aydınlatması talebini karşılamak için odaklanmış bir ışın kaynağı tasarlayarak geri saçılan ışığı azalttı. Tek tip olmayan alan aydınlatması altında yapılandırılmış ışık lazer tarama teknolojisinin kullanılması, yüksek hassasiyetli üç boyutlu bilgileri elde edebilir ve Su altı hedeflerinin üç boyutlu yeniden inşasını tamamlayabilir. 2016'da John Burke, bir ışık borusuyla su altı aydınlatması için bir cihaz icat etti. Işık borusunun şeklini değiştirerek, ışık kaynağının yaydığı ışık ilgi alanına taşınabilir.Aynı zamanda ışık borusunda da iletildiği için ışığın suda yayılmasının karşılaştığı zayıflama ve soğurma etkileri ortadan kaldırılır. 2016 yılında, Shanghai Hengsheng Telekomünikasyon Şirketi'nden Wang Weizhi, 10.000 metre çalışma derinliğine sahip bir derin deniz aydınlatıcı geliştirmek için Çin Bilimler Akademisi'nin Derin Deniz Enstitüsü ile işbirliği yaptı.Proje iki ışık dağıtım tasarım formunu benimsedi: pürüzsüz lensler ve buzlu cam. 2017 yılında Derin Deniz Enstitüsü ve diğerleri, tek tip olmayan bir alana dayalı bir aydınlatma yöntemi ve sistemi önerdiler.Farklı dalga boyları ve farklı yollardaki aydınlatma ışığının zayıflama farkının üstesinden gelmek için tek tip olmayan bir aydınlatma dağıtımı ışık dağıtım sistemi kurarak, elde ettiler. Eşit parlaklıkta derin deniz görüntüsü.
Işık dizisi sistemi
Derin deniz optik görüntüleme sürecinde, bir aydınlatıcı genellikle gerçek ihtiyaçları karşılayamaz ve birden çok aydınlatıcı kullanılması gerekir. Derin deniz aydınlatma sisteminde her ışığın uzamsal konumu eşit derecede önemlidir. 2000 yılında Sun Chuandong, ışığın deniz suyundaki radyasyon yayılma özelliklerini nicel olarak analiz ederek derin deniz aydınlatma dizilerinin tasarımının temelini attı. 2003 yılında, Xiong Zhiqi, ışık kaynağı olarak halojen lambaları kullanarak, ışığın deniz suyundaki yayılma özelliklerini temel alan çift lambalı bir aydınlatma sistemi tasarladı. Çalışma derinliği 350m'ye ulaşır. 2011 yılında Geoffrey Allen Gorman, derin denizdeki organik maddenin neden olduğu ışık saçılmasını analiz etti ve üst üste binen aydınlatma ve görüntüleme alanının boyutunu azaltarak görüntü kontrastını ve görüntüleme mesafesini iyileştirdi. Shi Shengwei, 2008 yılında deniz suyundaki farklı yönlerde geri saçılmayı ölçmek için deneysel bir cihaz geliştirdi ve derin deniz aydınlatması için etkili deneysel veriler sağladı. 2009 yılında Huang Youwei ve diğerleri, ışığın sudaki yayılma özelliklerini inceleyerek teorik bir ışık saçılım modeli oluşturdular. 2010 yılında Shen Lingmin, su altında yaklaşık 30-40 m'lik özel ortam için yüksek hızlı su altı fotoğrafçılığının aydınlatma gereksinimlerini analiz etti ve aydınlatma lambalarının düzeni ve ışık yoğunluğu üzerine nicel bir çalışma yaptı. Zhang Faquan, 2011 yılında deniz suyunda ışık saçılması prensibinden yola çıkarak şu sonuca vardı: Aydınlatıcı ışık kaynağının yönü ile hedef yüzey arasındaki açı küçüldüğünde, geriye doğru saçılma görüntüleme kalitesini etkileyecek, bu nedenle açı çok küçük olmamalı ve sonunda aydınlatıcı ışık kaynağının yön açısını önerdi. Seçim aralığı, "30 °, 45 °" nin sonucudur. 2015 yılında Zhao Xinwei ve diğerleri, derin deniz aydınlatma sistemlerinin tasarımı için teorik bir temel sağlayan modelleme ve simülasyon yoluyla görüntü arka plan ışığı ile su optik parametreleri, kamera sahne mesafesi ve kamera görüntüleme açısı arasındaki ilişkiyi analiz ettiler.
Dördüncüsü, derin deniz kamera sistemi
Derin deniz optik görüntülemenin uygulama alanına ve teknik özelliklerine göre, derin deniz optik kamera sistemleri 6 kategoriye ayrılabilir: su altı normal görüntüleme kameraları, lazer görüntüleme kameraları, polarizasyon görüntüleme kameraları, stereo / panoramik görüntüleme kameraları, mikroskobik görüntüleme kameraları ve spektral görüntüleme kameraları Bekle.
Şekil 4 Derin deniz görüntüleme sistemlerinin sınıflandırılması
Sualtı normal görüntüleme kamerası
Yaygın su altı görüntüleme teknolojileri çoğunlukla cam pencereler ve kameralar kullanır.Bu teknolojinin düşük maliyeti nedeniyle birçok gözlem gereksinimi karşılanabilir, bu nedenle yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, deniz suyu kırılma indisinin etkisinden dolayı, derin deniz ortamında dalgıçların hafif zayıflaması ve yavaş hareket etmesi nedeniyle, geniş bir görüş alanı, yüksek çözünürlüklü, değişken odak uzaklığı ve yüksek basınç direncine sahip bir optik kamera görüntüleme sisteminin nasıl tasarlanacağı kritik önem taşır. İnsanlı dalgıç pencerenin düz bir yüzeyden küresel bir yüzeye değiştirilmesi, optik sistem ayarlamasının önemli bir durumudur ve bu nedenle geniş bir görüş alanının ihtiyaçlarını karşılar. Dünyada çok sayıda derin deniz kamera ve kamera üreticisi bulunmaktadır Tablo 1, bazı tipik derin deniz kamera ekipmanı üreticilerinin ürün parametrelerinin karşılaştırmasıdır.
Tablo 1 Tipik derin deniz optik kamera ekipmanının yurtiçi ve yurtdışındaki performansı
Lazer görüntüleme kamerası
Derin deniz optik görüntülemenin ortak bir noktası vardır, yani çok miktarda dağınık ışık, görüntüleme işlemi sırasında görüntünün kontrastını etkileyecektir. Dağınık ışığın görüntüleme kalitesi üzerindeki etkisini azaltmak için çeşitli ülkelerden bilim adamları aydınlatma ve görüntüleme yöntemlerini geliştirdiler.Sualtı lazer görüntüleme teknolojisi, lazer ışığının düşük geri saçılma özellikleri kullanılarak sıradan optik görüntüleme teknolojisi temelinde geliştirildi. Görüntüleme mesafesi 6 zayıflatma uzunluğuna ulaşabilir (Şekil 5). Bu tür bir görüntüleme sistemi esas olarak düşük su kalitesine sahip ortam ve uzun mesafeli görüntüleme için kullanılır. En yaygın olarak uçak ve petrol ve gaz boru hatlarının muayenesinde kullanılır.
Şekil 5 Lazer görüntüleme mesafesinin şematik diyagramı
(a) Sıradan görüntüleme modu, aydınlatıcı ve kamera aynı konumdadır ve en çok saçılan ışık; (b) Geliştirilmiş sıradan görüntüleme, aydınlatma açısı ve görüntüleme açısı belirli bir açı oluşturur, aydınlatma alanı ile görüntüleme alanı arasındaki örtüşme küçülür ve geri saçılma Işık da aynı anda azaltılır; (c) ve (d) lazer aydınlatma kullanır, dağınık ışık iyi bastırılır ve görüntüleme mesafesi 6 zayıflatma uzunluğuna kadar
Yaygın olarak kullanılan su altı lazer görüntüleme, iki tür lazer mesafe geçitleme yöntemi ve eşzamanlı tarama yöntemini içerir. Menzil geçitleme yöntemi, hedefi aydınlatmak için darbeli lazer kullanır ve dedektör, tüm görüş alanında sahnenin yansıyan ışığını hemen hemen eşzamanlı olarak alır ve dedektöre giren geri saçılan ışığı azaltmak için dedektöre ulaşmak için, hedefin yansıyan ışık ile saçılan ışığı arasındaki zaman farkını kullanır. Tarama süresi 0.1 ms içinde kontrol edilebilir. 2007 yılında, Kanadalı DREV şirketi tarafından geliştirilen lazer menzil kapılı bir görüntüleme sistemi 5 ila 35m'lik bir gözlem mesafesine sahipti. Aynı zamanda, San Diego'daki Sparz Şirketi ve Liman şubesi Oşinografi Enstitüsü de uzaktan kapılı lazer görüntüleme üzerine çok sayıda araştırma yaptı. Senkron tarama görüntüleme, detektöre giren geri saçılan ışığı azaltmak için tarama ışınının ve alıcı görüş hattının senkronizasyonunu kullanır. 1995 yılında, Westinghouse tarafından ABD Donanması için üretilen SM2000 lazer senkron tarama görüntüleme sistemi 70 ° 'ye kadar etkili bir görüş alanına sahipti. Algılama mesafesi yaklaşık 5 zayıflatma dalga boyudur ve yaklaşık 25 mm çözünürlük 30 m'lik bir mesafede sağlanabilir. 2001 yılında, Amerika Birleşik Devletleri'nde Lockheed Martin tarafından geliştirilen bir lazer tarama görüntüleyici, 8 m'lik bir görüntüleme mesafesinde 3 mm'lik bir çözünürlüğe sahipti. Şekil 6, Scripps Oşinografi Enstitüsü tarafından 2010 yılında geliştirilen su altı lazer tarama görüntüleyicisini göstermektedir ve örnekleme frekansı saniyede 160 satıra ulaşabilir.
Şekil 6 Scripps Oşinografi Enstitüsü'nün lazer tarama görüntüleyicisi
Darbeli tarama, mesafe geçişi ve senkronize tarama görüntüleme teknolojisinin bir kombinasyonudur. Şekil 7, sürekli lazer ve darbeli lazerin eşzamanlı taramasının görüntüleme kalitesinin karşılaştırmasını göstermektedir.
Şekil 7 (a) Sürekli lazer tarama ve (b) darbeli lazer tarama görüntüleme karşılaştırması
Yapılandırılmış ışık atım taraması daha gelişmiştir.Zaman çözümlemeli saçak tüpü dedektör olarak kullanılır ve mesafe bilgisi nirengi yöntemi ile elde edilir.Hedefin son 3 boyutlu yapısı Şekil 8'de gösterilmiştir.
Şekil 8 Yapılandırılmış ışık darbeli tarama görüntüleyici
Şekil 9, Canada 2G robotik tarafından geliştirilmiş bir su altı yapılı ışık darbeli tarama görüntüleyicisidir.Örnekleme frekansı 29 kare / sn ve çözünürlüğü milimetrenin altında seviyededir. Çin'de, Pekin Teknoloji Enstitüsü, Pekin Yarı İletkenler Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi ve Çin Okyanus Üniversitesi de su altı lazer görüntüleme ile ilgili araştırmalar gerçekleştirdi.
Şekil 9 Canada 2G robics tarafından geliştirilen yapılandırılmış ışık darbeli tarama görüntüleyici
Polarizasyon görüntüleme kamerası
Sualtı polarizasyon görüntülemesi, lazer görüntülemenin tasarım fikri ile aynıdır.Hedef nesnenin yansıyan ışığının farklı polarizasyon durumlarını ve çeşitli küçük parçacıkların saçılmış ışığını akıllıca kullanır ve net bir görüntü elde etmek için analizörün yalnızca hedef nesnenin yansıyan ışığını alma şeklini kullanır. , Görüntüleme mesafesi normal görüntüleme mesafesinin 1,5 katıdır. 2003 yılında, İsrail'deki Maryland Üniversitesi, mürekkep balıklarının diğer görüntü özelliklerini gözlemlemek için polarize ışık kullandı ve bu, polarize ışık görüntülemenin uygulama alanını genişletti. 2009'da Technion-İsrail Teknoloji Üniversitesi tarafından geliştirilen su altı polarizasyon görüntüleyicisi, Şekil 10'da gösterildiği gibi daha iyi görüntüleme kalitesi elde etmek için doğrusal polarize ışık yerine dairesel polarize ışık kullandı. Çin'de, China University of Petroleum (East China) ve Beijing Institute of Technology de bu alanda birçok araştırma yaptı, ancak hala geliştirme aşamasındalar.
Şekil 10 İsrail Technion Üniversitesi'nin sualtı polarizasyon görüntüleyicisi
(A) Şematik diyagram, (b) fiziksel görüntü, (c) sıradan görüntüleme etkisi, (d) polarizasyon görüntüleme etkisi, (e) saçılan ışığın neden olduğu gürültü
Stereo / panoramik görüntüleme kamerası
Sıradan görüntüleme ile karşılaştırıldığında, derin deniz stereo görüntüleme, 3D film çekerken büyük önem taşıyan stereo bilgileri ekler. 2012 yılında Cameron, "Deep Sea Challenger" gemisinde Mariana Çukuru'nun dibine başarıyla daldı. CAMERON, dalgıç üzerine monte edilmiş 3D görüntüleme kamera sistemini kullanarak derin denizde bir 3D filmi başarıyla çekti ve 90 dakikalık bir "Derin Deniz Mücadelesi" 3D üretti. belgesel. Buna ek olarak, WHOI 3D kameraların geliştirilmesini de gerçekleştirmiştir; VR teknolojisinin olgunlaşmasıyla birlikte panoramik derin deniz görüntüleme, derin deniz VR sahnelerinin gerçekleştirilmesinde ve deniz bilgisinin yaygınlaşmasında kilit rol oynamaktadır. Hem Rusya hem de Amerika Birleşik Devletleri, Şekil 11'de gösterildiği gibi ilgili ürünlerin araştırma ve geliştirmesini gerçekleştirmiştir.
Şekil 113D / panoramik kamera temsili ürünler
(a) Cameron'un filmi çekerken kullandığı ve ekibi ve Scripps Oşinografi Enstitüsü tarafından ortaklaşa geliştirilen bir 3B kamera ile donatılmış olan Derin Meydan Okuyucusu insanlı dalgıç; (b) WHOI tarafından geliştirilen bir 3B derin deniz kamerası gösterilmektedir. ; (C) 200m çalışma derinliğine sahip bir Rus şirketi tarafından geliştirilmiş bir su altı panoramik kamera; (d) 2000m çalışma derinliğine sahip bir ABD şirketi tarafından geliştirilmiş bir su altı panoramik kamera
Mikroskopik görüntüleme kamerası
Derin deniz mikroskobik görüntüleme, derin deniz mikroorganizmalarının yerinde gözlemlenmesi için önemli bir yöntemdir. 2016 yılında Kanada'daki Laval Üniversitesi, Şekil 12'de gösterildiği gibi LOKI adlı bir su altı mikroskobik görüntüleyici geliştirdi. Mikroskobik görüntüleme sistemi, canlı mikroorganizmaları yerinde 23 m çözünürlükle gözlemleyebilen mikrobiyal zenginleştirme cihazı ile birlikte kullanılır.
Şekil 12 LOKI su altı yerinde mikroskobu
Scripps Oşinografi Enstitüsü ayrıca bir dizi su altı yerinde mikroskobik görüntüleyici geliştirmiştir. 2016 yılında mercanları gözlemlemek için yerinde mikroskobik görüntüleyicilerden biri kullanılmıştır. Entegrasyon süresi 1 ms'den azdır ve 6 LED aydınlatıcı ile donatılmıştır. Mesafe 65 mm olduğunda çözünürlük, Şekil 13'te gösterildiği gibi 2 3m'ye ulaşabilir.
Şekil 13 Scripps Oşinografi Enstitüsü tarafından geliştirilen yerinde mikroskop
Spektral görüntüleyici
Derin deniz spektral görüntüleme sadece derin denizin grafik bilgisini değil, aynı zamanda hedefin yansıma spektrum bilgisini de elde edebilir.Sülfür, metan, yanıcı buz ve polimetalik yumrular gibi kaynakların yerinde incelenmesi ve hidrotermal akışkanlar ve soğuk su kaynakları için büyük önem taşımaktadır. Önemli bir faaliyet araştırması ve derin deniz kaynaklarının geliştirilmesi ve kullanılması. Şekil 14, Fisheries S ve diğerleri tarafından Delaware Üniversitesi'nde 2013 yılında geliştirilen su altı spektral görüntüleyiciyi göstermektedir. Spektrometre, AUV için yüksek konumlandırma doğruluğu gerektiren bir itmeli süpürge tipi kullanır.
Şekil 14 Sualtı spektral görüntüleyici
(a) Şematik diyagram; (b) gerçek çekim diyagramı; (c) spektral eğri; (d) spektral görüntüleme diyagramı
Çin'de 2017 yılında hem Dalian Fizik Enstitüsü hem de Anhui Optik ve Mekanik Enstitüsü su altı yerinde spektrometrelerin geliştirilmesini gerçekleştirdi, ancak hiçbirinin görüntüleme işlevi yok. Ayrıca, birden çok dalga boyunun lazer algılama verilerinin birleştirilmesi ve son olarak işlendikten sonra spektral görüntülemenin oluşturulması önerilmiştir, ancak bu hala teorik araştırma aşamasındadır.
V. Sonuç
Genel olarak, yabancı derin deniz optik aydınlatma ve kamera sistemleri nispeten olgun olsa da, optik aydınlatma sisteminin renksel geriverim indeksinin nasıl iyileştirileceği ve aydınlatma sistemleri açısından derin deniz görüntülerinin parlaklık tekdüzeliğinin nasıl iyileştirileceği gibi bazı teknik sorunlar hala mevcuttur. Ve aydınlatma sisteminin güç tüketimini azaltmak vb. İçin; kamera sisteminde, görüntüleme aralığı nasıl genişletilir, çözünürlük nasıl geliştirilir, nasıl daha fazla veri elde edilir ve görüntüleme sisteminin çalışma derinliği nasıl artırılır vb. Ancak son yıllarda yerli ve yabancı bilim adamlarının ortak çabaları ile derin deniz optik aydınlatma ve kameralar üzerine yapılan araştırmaların kesin sonuçlara ulaştığı yadsınamaz. Bu sonuçlar, daha ileri araştırmalarımızın temelini oluşturdu.
Kaynak: Akarsuda Okyanus Yaşamı
