URI研究生创建3D摄像机来监测珊瑚礁

金斯顿R.I. – 2022年7月18日年,实验室工作台上的小盒子看起来不像一个从科学商店购买的玩具. 它是用树脂3D打印并固化的, 两个水绿色的小镜头似乎从盒子里向外窥视. 在它后面是一个原色红色的插头,通向粉蓝色的电线. 然而,这个简单的盒子可能有一天会帮助拯救地球上最重要的生态系统之一:珊瑚礁.

Alexa Runyan获得了海洋科学学位,并刚刚在龙8国际娱乐网页版完成了她的研究生第一年. 几乎没有工程经验, Runyan正在创造一种相机,将为科学家提供实时立体成像. “我的主要目标是利用我在海洋科学和物理学方面的工作,创建珊瑚礁生态系统的3D模型,以便监测和观察它们是如何随时间变化的,”Runyan扮演说.

Alexa Runyan在百慕大用虚拟现实眼镜测试她的相机. 照片由Brennan Phillips提供

其中一些工作可以用声纳来完成, 但在珊瑚礁监测方面存在局限性. “There’s a difference between 3D and sonar; with sonar you can get some three dimensionality; however, 有了这个,你可以得到这些生态系统的细节色彩, 在监测珊瑚时,什么是特别重要的,因为这些颜色是珊瑚健康的标志.”

海洋生物学课程激发了她的兴趣, 她了解到目前的设备对珊瑚礁监测数量的限制, 因为大部分都是依靠潜水员的时间. “我想成为测量珊瑚礁的过程的一部分,并帮助这项技术. 我对海洋工程的兴趣让我想继续从事3D建模的工作. 海洋学助理教授布伦南·菲利普斯和我经过一番头脑风暴之后想出了立体成像的主意来进行三维校正这样你就不能在水下放一个比例来确定物体有多大.”

Runyan在实验室里工作,拍摄于最近在百慕大的一次测试航行. 该装置被放入水中,用一根光纤电缆连接. 起初图像是模糊的, 但最终润彦发现了一些鱼, 不久就见底了. “龙8国际娱乐网页版收集的信息最终将被实时处理,”她说. “龙8国际娱乐网页版也能够进行一些实时深度测绘. “有机玻璃盒内的两个摄像头是同时使用的. 一旦两个摄像头的信息被测量出来,这种差异就开始产生3D图像. 她会去除测试中出现的一些“杂音”,这样图像就会更清晰.

这次旅行显示出他们的设备需要调整. 第一次部署进行得很顺利, 与润彦站在浅水区获取校准照片, 他们用来微调他们的视差图. 接下来的测试就不那么顺利了. “光纤电缆与设备失去联系. 这是一个很大的学习过程, 因为龙8国际娱乐网页版发现电缆上有很多地方有“脖子”,这是干扰转移的扭结和断裂. 龙8国际娱乐网页版了解到光纤的保质期是有限的, 结果会根据电缆下水的次数而变化.”

第二天, Runyan使用了新的光纤卷轴, 这能让她得到更好的图像, 以及深度测试到75米. 她在虚拟现实头盔的帮助下保持对摄像头的控制. “我以为这个系统会出问题. 它运行得非常顺利,非常棒. 这是一次非常令人满意的数据收集之旅.”

润扬正在开发更紧凑的模型,允许进一步修改. 最终,该装置将达到内部可以用环氧树脂包裹的点, 这将保持装置的密封性,并能在更深处工作.

“我的长期目标是在自动驾驶汽车上安装摄像头,这样它们就可以自己下潜了, 带回数据, 看看它们是如何随时间变化的, 然后覆盖这些图像,这样你就可以看到每年的变化,并知道一个部分是增长还是衰减.”

除了3D成像,Runyan还希望使这类设备的使用大众化. “龙8国际娱乐网页版对很多深海生态系统知之甚少. 我的目标是创建廉价的系统来对这些环境进行成像,以获得准确的3D表示,这样龙8国际娱乐网页版就可以随着时间的推移对它们进行监控,并就如何保护它们做出明智的决定. 我花了很多时间做物理潜水调查, 手工拍摄珊瑚礁的图像来创建3D模型, 这也激励了我去攻读海洋工程的研究生学位,以寻求更好的, 更有效的解决方案.”

其他立体成像技术也存在,但它们往往很昂贵. 润扬的产品足够便宜,因此,如果房屋出现裂缝或泄漏, the result is not disastrous; plus, 她把它设计成深海工具, 而不是表面仪器.

“低成本是这个项目吸引龙8国际娱乐网页版的真正原因. 龙8国际娱乐网页版可以制作相机,并以多种不同的方式使用它们. 人们更容易接触到它. 珊瑚礁往往位于人们买不起昂贵设备的地区, 大型研究血管, 或auv(自主水下航行器)和rov(遥控航行器). 拥有这样的东西会让每个人都更容易获得它.”

目前的技术成本可能高达数万美元, 还有数十万人使用一艘研究船, Runyan扮演的版本, 包括人工和材料, 花费60 - 100美元.

这个故事是休·马基写的.