由歐洲UTOFIA項目開發(fā)的海底3D激光相機可工作于數(shù)百米深的黑暗水域。

海底3D激光相機在黑暗水域的探測范圍和視野展示

據(jù)麥姆斯咨詢報道，海底3D激光相機將于今年投入商業(yè)應(yīng)用階段，主要用于繪制海床地圖，幫助監(jiān)測魚類資源，并探測海洋污染。

作為歐洲地平線2020創(chuàng)新計劃（Europe’s Horizon 2020 Innovation Program）一部分的UTOFIA項目，斥資570萬歐元。這款3D相機被稱為海上應(yīng)用的“游戲規(guī)則改變者”。

在項目開發(fā)過程中，系統(tǒng)經(jīng)過三次迭代，將系統(tǒng)尺寸減少6倍，同時將激光功率增加四倍。該3D相機將交由位于法國馬賽市的Subsea Tech公司完成商業(yè)化。Subsea Tech公司是項目七個合作伙伴之一，這七家合作伙伴進行了三年合作，與2018年4月正式結(jié)束。

低成本飛行時間（ToF）法

據(jù)稱，該系統(tǒng)結(jié)合了創(chuàng)新技術(shù)，在低能見度環(huán)境中也能獲得清晰的圖像，并克服了懸浮于水中的顆粒反射光引起的背散射問題。

UTOFIA系統(tǒng)使用的不是連續(xù)光源，而是發(fā)射納秒激光脈沖，這些脈沖通過光學(xué)快門和簡單的相機傳感器進行距離選通，以產(chǎn)生飛行時間數(shù)據(jù)，并通過能夠識別所有反向散射噪聲的軟件進行增強。

該團隊去年在西班牙海岸附近的金槍魚養(yǎng)殖場對系統(tǒng)進行了測試，他們說：“在過去，使用距離選通技術(shù)來減少后向散射僅限于成本高昂、復(fù)雜度極高的系統(tǒng)。UTOFIA是第一個使用CMOS圖像傳感器實現(xiàn)距離選通的系統(tǒng)，這就是在大多數(shù)手機和數(shù)碼相機中常見的CMOS圖像傳感器，因此我們的系統(tǒng)更具成本效益，尺寸更緊湊。”

據(jù)說，在該項目期間進行的水產(chǎn)養(yǎng)殖試驗顯示，無論是監(jiān)測魚類種群還是作為自主水下航行器導(dǎo)航系統(tǒng)的一部分，都顯示出“非常有希望”的結(jié)果。

UTOFIA團隊在其針對該項目的最終新聞報告中稱，金槍魚養(yǎng)殖場測試“非常成功”，該系統(tǒng)能夠在不同的距離測量金槍魚的大小——這是立體相機無法做到的。團隊還在挪威和丹麥水域進行了測試。

全視場實時圖像

根據(jù)歐盟委員會關(guān)于這一進展發(fā)布的報告，在該項目中還會進一步開發(fā)更多的應(yīng)用。其中包括：（1）“BIOSYS”：將使用該系統(tǒng)監(jiān)控鮭魚養(yǎng)殖場的魚群；（2）“SMARTISH”：將開發(fā)減少拖網(wǎng)漁船丟失魚群數(shù)量的自動化版本。

其它計劃包括開發(fā)金槍魚捕撈的應(yīng)用，以及探索其他潛在應(yīng)用，甚至可能用于太空探索。

為UTOFIA項目提供光子學(xué)專業(yè)知識的合作伙伴包括意大利激光開發(fā)商Bright Solutions和英國羅克韋爾自動化公司（Rockwell Automation）的子公司Odos Imaging。

在關(guān)于該項目進行的第二項原型系統(tǒng)的詳細報告中，團隊這樣描述道：“二極管泵浦激光器產(chǎn)生調(diào)Q綠色激光源，定時抖動低至200皮秒（主要由觸發(fā)電路中的噪聲而非激光本身造成），可以滿足有效工作的要求。不過仍有改進空間。”

來自挪威科技工業(yè)研究所（SINTEF）的項目協(xié)調(diào)員Jens Thielemann總結(jié)了該項目取得的進展，說：“在UTOFIA之前，市場上沒有探測范圍為幾米的真正的全視場實時3D成像技術(shù)。現(xiàn)有的方法要么提供的圖像不完整，要么三維視場有限。”

“UTOFIA開辟了一種全新的水下3D成像方法。該方法將擴大水下監(jiān)測市場，包括海洋科學(xué)、公共環(huán)境監(jiān)測、商業(yè)漁業(yè)、水下考古，以及包括水下自動航行的各種海底技術(shù)。”