动态 | 海底3D激光相机将于今年投入商业应用阶段

由欧洲UTOFIA项目开发的海底3D激光相机可工作于数百米深的黑暗水域。

海底3D激光相机在黑暗水域的探测范围和视野展示

据麦姆斯咨询报道，海底3D激光相机将于今年投入商业应用阶段，主要用于绘制海床地图，帮助监测鱼类资源，并探测海洋污染。

作为欧洲地平线2020创新计划（Europe’s Horizon 2020 Innovation Program）一部分的UTOFIA项目，斥资570万欧元。这款3D相机被称为海上应用的“游戏规则改变者”。

在项目开发过程中，系统经过三次迭代，将系统尺寸减少6倍，同时将激光功率增加四倍。该3D相机将交由位于法国马赛市的Subsea Tech公司完成商业化。Subsea Tech公司是项目七个合作伙伴之一，这七家合作伙伴进行了三年合作，与2018年4月正式结束。

低成本飞行时间（ToF）法

据称，该系统结合了创新技术，在低能见度环境中也能获得清晰的图像，并克服了悬浮于水中的颗粒反射光引起的背散射问题。

UTOFIA系统使用的不是连续光源，而是发射纳秒激光脉冲，这些脉冲通过光学快门和简单的相机传感器进行距离选通，以产生飞行时间数据，并通过能够识别所有反向散射噪声的软件进行增强。

该团队去年在西班牙海岸附近的金枪鱼养殖场对系统进行了测试，他们说：“在过去，使用距离选通技术来减少后向散射仅限于成本高昂、复杂度极高的系统。UTOFIA是第一个使用CMOS图像传感器实现距离选通的系统，这就是在大多数手机和数码相机中常见的CMOS图像传感器，因此我们的系统更具成本效益，尺寸更紧凑。”

据说，在该项目期间进行的水产养殖试验显示，无论是监测鱼类种群还是作为自主水下航行器导航系统的一部分，都显示出“非常有希望”的结果。

UTOFIA团队在其针对该项目的最终新闻报告中称，金枪鱼养殖场测试“非常成功”，该系统能够在不同的距离测量金枪鱼的大小——这是立体相机无法做到的。团队还在挪威和丹麦水域进行了测试。

全视场实时图像

根据欧盟委员会关于这一进展发布的报告，在该项目中还会进一步开发更多的应用。其中包括：（1）“BIOSYS”：将使用该系统监控鲑鱼养殖场的鱼群；（2）“SMARTISH”：将开发减少拖网渔船丢失鱼群数量的自动化版本。

其它计划包括开发金枪鱼捕捞的应用，以及探索其他潜在应用，甚至可能用于太空探索。

为UTOFIA项目提供光子学专业知识的合作伙伴包括意大利激光开发商Bright Solutions和英国罗克韦尔自动化公司（Rockwell Automation）的子公司Odos Imaging。

在关于该项目进行的第二项原型系统的详细报告中，团队这样描述道：“二极管泵浦激光器产生调Q绿色激光源，定时抖动低至200皮秒（主要由触发电路中的噪声而非激光本身造成），可以满足有效工作的要求。不过仍有改进空间。”

来自挪威科技工业研究所（SINTEF）的项目协调员Jens Thielemann总结了该项目取得的进展，说：“在UTOFIA之前，市场上没有探测范围为几米的真正的全视场实时3D成像技术。现有的方法要么提供的图像不完整，要么三维视场有限。”

“UTOFIA开辟了一种全新的水下3D成像方法。该方法将扩大水下监测市场，包括海洋科学、公共环境监测、商业渔业、水下考古，以及包括水下自动航行的各种海底技术。”