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

海底3D激光相機(jī)在黑暗水域的探測(cè)范圍和視野展示

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，海底3D激光相機(jī)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(cè)魚類資源，并探測(cè)海洋污染。

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

在項(xiàng)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(shí)將激光功率增加四倍。該3D相機(jī)將交由位于法國(guó)馬賽市的Subsea Tech公司完成商業(yè)化。Subsea Tech公司是項(xiàng)目七個(gè)合作伙伴之一，這七家合作伙伴進(jìn)行了三年合作，與2018年4月正式結(jié)束。

低成本飛行時(shí)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(jiǎn)單的相機(jī)傳感器進(jìn)行距離選通，以產(chǎn)生飛行時(shí)間數(shù)據(jù)，并通過能夠識(shí)別所有反向散射噪聲的軟件進(jìn)行增強(qiáng)。

該團(tuán)隊(duì)去年在西班牙海岸附近的金槍魚養(yǎng)殖場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)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(gè)使用CMOS圖像傳感器實(shí)現(xiàn)距離選通的系統(tǒng)，這就是在大多數(shù)手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)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(xiàng)目期間進(jìn)行的水產(chǎn)養(yǎng)殖試驗(yàn)顯示，無論是監(jiān)測(cè)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(tuán)隊(duì)在其針對(duì)該項(xiàng)目的最終新聞報(bào)告中稱，金槍魚養(yǎng)殖場(chǎng)測(cè)試“非常成功”，該系統(tǒng)能夠在不同的距離測(cè)量金槍魚的大小——這是立體相機(jī)無法做到的。團(tuán)隊(duì)還在挪威和丹麥水域進(jìn)行了測(cè)試。

全視場(chǎng)實(shí)時(shí)圖像

根據(jù)歐盟委員會(huì)關(guān)于這一進(jìn)展發(fā)布的報(bào)告，在該項(xiàng)目中還會(huì)進(jìn)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(chǎng)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(dòng)化版本。

其它計(jì)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(xiàng)目提供光子學(xué)專業(yè)知識(shí)的合作伙伴包括意大利激光開發(fā)商Bright Solutions和英國(guó)羅克韋爾自動(dòng)化公司（Rockwell Automation）的子公司Odos Imaging。

在關(guān)于該項(xiàng)目進(jìn)行的第二項(xiàng)原型系統(tǒng)的詳細(xì)報(bào)告中，團(tuán)隊(duì)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(shí)抖動(dòng)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(jìn)空間?！?/p>

來自挪威科技工業(yè)研究所（SINTEF）的項(xiàng)目協(xié)調(diào)員Jens Thielemann總結(jié)了該項(xiàng)目取得的進(jìn)展，說：“在UTOFIA之前，市場(chǎng)上沒有探測(cè)范圍為幾米的真正的全視場(chǎng)實(shí)時(shí)3D成像技術(shù)?，F(xiàn)有的方法要么提供的圖像不完整，要么三維視場(chǎng)有限?！?/p>

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