Eine Hürde, die in der visuellen Intelligenzforschung unter Wasser nicht zu überwinden ist: Watoptik

Wasserbezogene Optik untersucht hauptsächlich den materiellen Wechselwirkungsmechanismus zwischen Licht und Wasser und den medienübergreifenden Ausbreitungsmechanismus von Licht, löst verschiedene Probleme im Zusammenhang mit der intelligenten Erfassung wasserbezogener optischer Daten, der Informationsübertragung und der intelligenten Signalverarbeitung und erforscht das Die im wasserbezogenen Bereich angewandte Optikwissenschaft ist eine wichtige Disziplin zur Unterstützung der Unterwassersicherheit im Vicinagearth Security (VS)-System.

1 Einführung

Waten hat mit Wasser zu tun und bezieht sich im Allgemeinen auf Gewässer wie Ozeane, Flüsse, Seen, Wolken, Regen, Nebel, Schnee und Eis usw., wie in Abbildung 1 dargestellt. Im Vergleich zur Unterwasseroptik wird die Meeresoptik umfassender betrachtet. Das Forschungsobjekt der Watoptik deckt alle Gewässer ab, die Teil oder der gesamte Lichtausbreitungsweg sind, und zwar durch die Erforschung ihrer optischen Eigenschaften im flüssigen, gasförmigen und festen Zustand Wasser, Der Ausbreitungsmechanismus in Cross-Media löst verschiedene Probleme im Zusammenhang mit der intelligenten Erfassung optischer Daten, der Informationsübertragung und der intelligenten Signalverarbeitung in wasserbezogenen Bereichen. Es ist Vicinagearth Security (Vicinage stammt aus dem alten Französisch/Latein visnage/ The important Die Unterstützung der Unterwassersicherheit im Vicinus („Nachbar“)-System ist von großer Bedeutung für die Verteidigung, den Schutz, die Produktion, die Sicherheit und die Rettung der Hoheitsgewässer unseres Landes.

Basierend auf den Einzelszenarien „Underwater Optics“ und „Ocean Optics“ hat sich „Wading Optics“ zu domänenübergreifenden Szenarien weiterentwickelt, indem die Phase, Intensität, Frequenz und Polarisation des Lichts gemessen wird, das sich im Wasser und darüber hinaus ausbreitet Medien und andere physikalische Größen, erhalten Bild-, Temperatur-, Vibrations-, Druck-, Magnetfeld- und andere Parameterinformationen in Gewässern und medienübergreifenden Umgebungen und entwickeln optische Erkennungs-, Sensor-, Mess-, Bildgebungs-, Kommunikations- und intelligente Signalverarbeitungstechnologien im Wasser -bezogenes Feld.

Abbildung 1 Watoptik

Die Entwicklung der Watoptik steht derzeit vor Engpässen wie hoher Lichtabsorption und starker Streuung durch Gewässer, deren Entwicklungsstand weit hinter der tatsächlichen Nachfrage zurückbleibt , also Watoptik Der Bereich der Optik braucht dringend mehr Aufmerksamkeit.

Um den Austausch der Unterwasseroptik-Technologie meines Landes und die Anwendung von Industrie, Wissenschaft und Forschung zu fördern, leitete Li Xuelong das Team dazu, proaktiv den strategischen Bereich der Watoptik in der neuen Ära festzulegen und zunächst Vorschläge zu machen „Unterwasseroptik“, das am 10. Mai 2016 in Xi'an initiiert und abgehalten wurde. Das erste nationale Gipfelforum „Unterwasseroptik“ fand statt. Anschließend fand am 22. Juni 2018 die zweite Sitzung in Folge in Xi'an statt, bei der die „Unterwasseroptik“ zu einer neu definierten „Ozeanoptik“ weiterentwickelt wurde. Das Forum wurde offiziell in „National Ocean Optics Summit Forum“ umbenannt und leitete die Gründung des ein „China Ocean Optics Summit Forum“. Sonderausschuss „Ocean Optics“ der Optical Engineering Society.

Zum Zeitpunkt des Schreibens wurde das Forum fünf Mal erfolgreich abgehalten. Das fünfte Forum (2022) zog online mehr als 30.000 Teilnehmer an. Das National Ocean Optics Summit Forum ist das wichtigste in unserem Land . Eine der meistgesehenen optischen Konferenzen. Im Hinblick auf die Förderung industrieller und universitärer Forschungsanwendungen gründete Li Xuelong im Jahr 2016 das Qingdao National Laboratory of Marine Science and Technology (derzeit) und das gemeinsame Labor für Meeresoptik der Einheit. Im selben Jahr schlug er die Einrichtung des Shaanxi Provincial Key Laboratory of Ocean Optics vor und übernahm die Leitung bei der Vorbereitung, dem ersten Schlüssellabor für Watoptik in meinem Land auf Provinz- und Ministerebene. Die Gründung des Labors wurde im Jahr 2018 genehmigt. Li der Chinesischen Gesellschaft für Optische Technik.

Da sich die Forschung und Entwicklung der Meereswissenschaften und -technologie immer weiter vertieft, hat sich auch das menschliche Verständnis des Ozeans und das Niveau der technischen Ausrüstung aus der traditionellen Untersuchung der optischen Eigenschaften des Ozeans ständig weiterentwickelt Ozean, das Gesetz der Lichtausbreitung im Ozean und der Einsatz optischer Technologie zur Erkennung. Die Meereswissenschaft hat sich zu einer umfassenden Wissenschaft weiterentwickelt, die sich auf das Studium der Tiefseewissenschaft, -technologie und -ausrüstung, den Bau von Tiefseebasen und die Erforschung der Tiefsee konzentriert Weltraum und Erschließung von Tiefseeressourcen.

Angesichts der Probleme des riesigen Tiefseeraums, der komplexen hydrologischen Eigenschaften und der Schwierigkeit, Informationen wahrzunehmen, gründete Li Xuelong im Jahr 2020 das Schlüssellabor für intelligente Interaktion und Anwendung des Ministeriums für Industrie und Informationstechnologie an der Northwestern Polytechnical University und berücksichtigte dabei die Beziehung zwischen Wasser und Luft und andere Medien sowie die Beziehung zwischen optischer Ausrüstung und Die enge Verbindung zwischen Algorithmen hat die „Ozeanoptik“ zur „Watoptik“ weiterentwickelt und das Forschungsobjekt von einem einzelnen Feld auf Ozeane, Flüsse, Seen, Wolken und Regen ausgeweitet , Nebel, Schnee, Eis und andere Gewässer sowie andere wasserbezogene Bereiche, wobei der Schwerpunkt auf einer Reihe wissenschaftlicher Themen wie „dem materiellen Wechselwirkungsmechanismus von Licht und Wasser und dem medienübergreifenden Ausbreitungsmechanismus von Licht“ liegt. , „dynamische Zielerkennung in komplexen Umgebungen“, „hohe Zuverlässigkeit der Datenauflösung bei redundanter Heterogenität“, was das Team dazu veranlasste, die Schwierigkeiten der schwierigen Modellierung von Degradationsmechanismen, unvollkommener Beobachtungsgerätesysteme und der Schwierigkeit bei der Analyse von Szenenzieldaten zu überwinden Wir haben die Forschung und Entwicklung einer Reihe heimischer Technologien und Geräte zur Meeresbeobachtung abgeschlossen. Im Jahr 2022 gründeten wir ein Watoptik-Labor und führten das Team dazu, Unterstützung durch das nationale Schlüsselprojekt „Underwater XX Guidance“ zu erhalten. Die Entwicklung der Watoptik hat einen weiteren wichtigen Schritt gemacht.

Abbildung 2 Watendes optisches Gerüst

2 Der materielle Wechselwirkungsmechanismus von Licht und Wasser

Die optischen Eigenschaften von Wasser sind die makroskopische Manifestation der materiellen Wechselwirkung zwischen Licht und Wasser und Es ist eine wichtige Forschungsgrundlage für die Watoptik. Die inhärenten optischen Eigenschaften von Wasser sind die optischen Parameter des natürlichen Wassers selbst, die unabhängig vom Umgebungslichtfeld sind. Zu den häufig verwendeten intrinsischen optischen Parametern von Wasser gehören der spektrale Absorptionskoeffizient, der spektrale Streukoeffizient, der spektrale Schwächungskoeffizient, die Volumenstreufunktion, der Rückstreukoeffizient, der Vorwärtsstreukoeffizient, der Strahlschwächungskoeffizient usw. Die scheinbaren optischen Eigenschaften des Gewässers sind die Eigenschaften des Gewässers aufgrund der Wirkung des Lichtfeldes. Sie werden durch die zeitliche und räumliche Verteilung des Lichtfeldes im Wasser und die inhärenten optischen Eigenschaften des Gewässers bestimmt. und kann sich mit Änderungen im Lichtfeld ändern.

Abbildung 3 Abschwächung verschiedener Wellenlängen im sichtbaren Spektrum bei unterschiedlicher Wasserqualität

Der lineare Effekt von Wasser auf Licht bezieht sich auf die Absorption, Streuung und Brechung von Licht während seiner Übertragung im Wasser- verwandten Bereichen. „Eine untergehende Sonne breitet sich über dem Wasser aus, die Hälfte des Flusses rauscht und die Hälfte des Flusses ist rot“, erklärt anschaulich, dass Licht gestreut und gebrochen wird, wenn es in den Wasserkörper eintritt, und spiegelt die Streuungseigenschaften von Licht wider.

Der nichtlineare Effekt von Wasser auf Licht bezieht sich auf die materielle Wechselwirkung zwischen Licht und Wasser. Wenn die Lichtintensität im Wasser unter der Durchbruchsschwelle liegt, erzeugt die Wechselwirkung zwischen Licht und Wasser eine stimulierte nichtlineare Raman-Streuung Prozesse wie Streuung und Brillouin-Streuung. Wenn die Lichtintensität die Durchbruchsschwelle des Wasserkörpers überschreitet, führen Mehrphotonenanregung, umgekehrte Bremsstrahlungsabsorption und Lawinenionisierung durch Elektronenkollisionen dazu, dass der Wasserkörper zusammenbricht und Plasmastrahlung erzeugt. Die Untersuchung des nichtlinearen Prozesses im Materialwechselwirkungsmechanismus zwischen Laser und Wasser ist in den Bereichen der Laserindustrie wie Unterwasser-Laserschneiden, -schweißen und -auftragschweißen sowie im Bereich der klinischen Lasermedizin von großer Bedeutung.

3 Watende optische Informationserfassung

Informationen können die Eigenschaften und das Wesen von Dingen in der Natur widerspiegeln. Menschen können die Welt verstehen und verändern, indem sie verschiedene Informationen in der Natur erfassen und identifizieren. Die optische Watdatenerfassung misst und beschreibt hauptsächlich die Substanzen und ihre physikalischen Parameter in der Watumgebung genau und ist eine effektive Möglichkeit, die Watumgebung zu verstehen. Derzeit umfassen die wichtigsten Möglichkeiten zur Gewinnung wasserbezogener optischer Daten optische Sensortechnologie, spektrale Messtechnologie und optische bildgebende Erkennungstechnologie.

3.1 Optische Sensortechnologie

Die optische Sensortechnologie basiert auf optischen Prinzipien, bei der Umgebungsinformationen mithilfe optischer Technologie erfasst und anschließend mithilfe eines Datenerfassungssystems digital erfasst und angepasst werden. Sie umfasst hauptsächlich optische Fernerkundungstechnologie und optische Informationen. Situ-Sensing-Technologie.

3.2 Spektralmesstechnik

Spektrum kann zur Untersuchung und Identifizierung der Struktur, Zusammensetzung und des Zustands von Wasser und Substanzen im Wasser verwendet werden. Die Spektralmesstechnik hat die Empfindlichkeit und Auflösung wasserbezogener Messungen erheblich verbessert.

1) Laserinduzierte Spektrum-Aufschlüsselungstechnologie

Laserinduzierte spektroskopische Zerfallstechnologie ist eine spektroskopische Technologie, die auf der Einwirkung von Laser auf Materie basiert, um transientes Plasma zu erzeugen und die Probe auf der Grundlage des charakteristischen Emissionsspektrums von Atomen und Ionen im Plasma zu analysieren Materie, Echtzeit, kontinuierliche, berührungslose Erkennung.

2) Laser-Raman-Spektroskopie-Technologie

Die Laser-Raman-Spektroskopie-Technologie ist eine in-situ, in Echtzeit arbeitende, zerstörungsfreie optische Sensortechnologie zur gleichzeitigen Erkennung mehrerer Materialien, die Ziele erkennen kann in wasserbezogenen Umgebungen Die Fähigkeit, Komponenten quantitativ zu erfassen, kann eine langfristige In-situ-Überwachung der Säureionenkonzentrationen im Meerwasser ermöglichen, was für das Verständnis hydrothermaler Aktivitätsgebiete am Meeresboden, Erdbebenquellengebiete und Meeresbodensedimente von großer Bedeutung sein wird.

3.3 Optische Bilderkennungstechnologie

Die optische Bilderkennungstechnologie beim Waten ist die intuitivste Erkennungstechnologie, die die Wasserumgebung bei der optischen Datenerfassung beim Waten widerspiegelt. Die geringe Auflösung der akustischen Unterwasserbildgebung, die langsame Erfassungs- und Verarbeitungsgeschwindigkeit und die Unfähigkeit, hochauflösende Bildgebung in Echtzeit durchzuführen, haben den Fortschritt in der Unterwasserbildgebung eingeschränkt. Die optische Unterwasser-Bildgebungstechnologie kann visuelle Bildgebungsgeräte verwenden, um Bild- oder Videoinformationen direkt zu erhalten und so die Erfassung und Analyse von Unterwasserzielen zu erreichen.

1. Range-Gating-Bildgebungstechnologie

Das Funktionsprinzip der Wat-Range-Gating-Bildgebungstechnologie besteht darin, das durch Streulicht verursachte Hintergrundrauschen, das das Zielsignal nicht enthält, durch Zeitsteuerung zu entfernen und gleichzeitig sicherzustellen, dass das Das Ziel wird nach der Reflexion reflektiert. Das Signallicht kommt genau während der Blitzbetriebszeit an. Das Team von Li

2. Polarisationsbildgebungstechnologie

Die wasserbezogene Polarisationsbildgebungstechnologie analysiert den sich ändernden Trend der Polarisationseigenschaften des Ziels und des Hintergrunds im Bild, indem sie den Unterschied und die Einzigartigkeit der Polarisationsinformationen des Ziels vergleicht Streulichtfeld und invertiert die Zielinformationen. Die Änderung der Intensität von Licht und Hintergrundstreulicht kann Rückstreulicht wirksam unterdrücken und eine klare wasserbezogene optische Abbildung erzielen.

3. Trägermodulations-Bildgebungstechnologie

Die Trägermodulations-Bildgebungstechnologie verwendet ein hochfrequentes Mikrowellen-Hilfsträgersignal, um den vom Laser emittierten Lichtimpuls zu modulieren Der Bandpassfilter mit der Modulationsfrequenz als Mittenfrequenz filtert das Streulicht heraus und unterdrückt die gestreuten niederfrequenten Anteile. Das Team von Li Rückstreuproblem und erreichen Die intelligente Interaktion zwischen der Umgebung und dem Gerät verbessert den Unterwassererkennungsabstand.

4. Korrelationsbildgebungstechnologie

Korrelationsbildgebung ist eine Technologie, die die Kohärenz zweiter Ordnung des Lichtfeldes nutzt, um eine Bildgebung zu erreichen Detektor Sammeln Sie das Ziellichtintensitätssignal und rekonstruieren Sie das Bild in Kombination mit dem projizierten Lichtfeld. Gleichzeitig kann diese Bildgebungsmethode das Umgebungsmodell und das Deep-Learning-Neuronale Netzwerk in den Bildgebungsalgorithmus integrieren, wodurch eine intelligente rechnerische Bildgebung bei schlechten Lichtverhältnissen realisiert werden kann Bedingungen und lösen das Problem der Entstörung der herkömmlichen Unterwasserbildgebung. Das Problem der schwachen Fähigkeit. Das Team von Li Abbildung 4: Schematische Darstellung der Watkorrelationsbildgebung Wenn das Signal komprimierbar ist oder das Signal unter einer bestimmten Transformationsbasis spärlich ist, können der Komprimierungsprozess und der Abtastprozess gleichzeitig abgeschlossen werden, und die Informationsextraktion kann während des Abtastprozesses abgeschlossen werden.

Abbildung 5 Mathematischer Ausdruck des Compressed Sensing

Das Team von Li Mikroskopische Bildgebung und anschließende Berechnung der Rechenkomplexität. Das Strukturmodell kann mehrdimensionale zeitaufgelöste Informationen über die Probe in großer Höhe erhalten, die mit herkömmlichen Mikroskopietechniken nicht oder nur schwer zu erhalten sind. Deep-Learning-Technologie, dargestellt durch Datenantrieb, und Compressed-Sensing-Technologie, dargestellt durch physikalischen Modellantrieb, haben die Unvorhersehbarkeit tatsächlicher bildgebender physikalischer Prozesse und die Komplexität der Lösung hochdimensionaler, schlecht konditionierter inverser Probleme verbessert.

6. Die Spektralbildgebungstechnologie kombiniert spektrale Messung und Bildgebungstechnologie und ermöglicht so eine Mehrkanal-Präzisionsmessung und multimodale Erkennung. Basierend auf Technologien wie Wide Spectrum, High Score und Snapshot schlug das Team von Li und lieferte neue Lösungen für die komplexe Meerwasserqualitätsanalyse. Es setzt einen neuen Standard und ist der erste seiner Art weltweit.

4 Übertragung optischer Informationen beim Waten

Nachdem das optische Watgerät die Informationserfassung abgeschlossen hat, muss es Echtzeitinformationen zur Verarbeitung an das Back-End übertragen. Der gesamte Prozess umfasst zwei Schlüsseltechnologien: drahtlose optische Unterwasserkommunikation und optische Bildinformationsverarbeitung beim Waten. Die drahtlose optische Unterwasserkommunikation (UWOC) nutzt Lichtstrahlen als Informationsträger, um die Echtzeitübertragung großer Informationsmengen wie Bilder und Videos unter Wasser zu realisieren. Im Vergleich zur akustischen Unterwasserkommunikation und der elektromagnetischen Wellenkommunikation unter Wasser weist das UWOC-System eine kleinere Größe, geringere Designkosten und eine stärkere Verschleierung auf. Mit Hilfe der UWOC-Technologie kann ein rein optisches Kommunikationsnetzwerk aufgebaut werden, das Luft, Weltraum, Boden und Meer integriert, wie in Abbildung 6 dargestellt. Abbildung 6 Integriertes optisches Kommunikationsnetzwerk Luft-Raum-Boden-Meer UWOC kann jedoch nicht bei tatsächlichen drahtlosen Kommunikationsprozessen über große Entfernungen, starke Turbulenzen und hohe Geschwindigkeiten angewendet werden. In Zukunft werden Technologien wie Signalmodulation und -demodulation, Turbulenzkompensation sowie stabiles Tracking und Zielen, unterstützt durch intelligente Wissenschaft, eine unverzichtbare Rolle in optischen Unterwasserkommunikationssystemen spielen. Darüber hinaus kann die optische Unterwasserkommunikation in Zukunft auch mit akustischer Unterwasserkommunikation, elektromagnetischer Unterwasserwellenkommunikation und anderen Methoden kombiniert werden, um die Mängel bestehender Technologien wie kurze Kommunikationsentfernungen und geringe Stabilität zu überwinden und letztendlich die Kommunikationskette im Komplex zu verbessern Optische Unterwasserübertragungsszenarien.

5 Das Extrahieren effektiver Informationen aus Bildern steht im Mittelpunkt der wasserbezogenen optischen Bildinformationsverarbeitung. Die wasserbezogene optische Bildinformationsverarbeitung hat einen wichtigen Anwendungswert bei der wasserbezogenen Erkennung und Identifizierung schwacher und dunkler Ziele, der Unterwassersicherheit, der wasserbezogenen ökologischen Überwachung, der wasserbezogenen Ausrüstungserkennung und der wasserbezogenen militärischen Aufklärung.

5.1 Technologie zur wasserbezogenen Bildwiederherstellung und -verbesserung

Die wasserbezogene Bildwiederherstellung basiert auf dem Prinzip der wasserbezogenen optischen Bildgebung, erstellt zunächst ein Verschlechterungsmodell wasserbezogener Bilder und schätzt dann die Faktoren ab, die die Bildschärfe beeinflussen Durch vorherige Informationen und Prämissenannahmen werden Interferenzfaktoren verwendet, und der Inversionsverschlechterungsprozess wird verwendet, um den Einfluss von Interferenzfaktoren zu eliminieren und dadurch die Bildschärfe zu verbessern.

Abbildung 7 Wading-Bildwiederherstellungstechnologie

Wading-Bildverbesserung ist eine Art nicht-physische Modellmethode, die die visuelle Qualität und den Kontrast durch Änderung des Pixelwerts des Bildes verbessert.

5.2 Watende Bildqualitätsbewertung

Abbildung 8 Wasserbezogene Bildverbesserungstechnologie

Die wasserbezogene Bildqualitätsbewertung ist ein umfassender Bildqualitätsbewertungsstandard, der auf den Bildverschlechterungsmechanismus unter Wasser abzielt. Gegenwärtig berechnen Methoden zur Bewertung der Unterwasserbildqualität üblicherweise gewichtete Werte aus mehreren Messwinkeln, und die Gewichte werden häufig durch Erfahrung bestimmt. Daher sind die Bewertungen der Unterwasserbildqualität oft weit von den subjektiven Gefühlen des Menschen entfernt. Aus Sicht der visuellen Ausprägung, der kognitiven Psychologie und der Informationsmessung ist es notwendig, eine Unterwasserbildqualität zu konstruieren, die eher den subjektiven Gefühlen des Menschen entspricht Methoden sind eine Forschungsrichtung, die es wert ist, in Zukunft erkundet zu werden.

5.3 Kognitive Berechnung der Watumgebung

Abbildung 9 Modales kognitives Computing mit mehreren Erkennungen

Die kognitive Berechnung der Watumgebung bietet eine gute Grundlage für die Entwicklung und Nutzung der Watwasserressourcen ist eine der Schlüsseltechnologien zur Entdeckung der aquatischen Artenvielfalt und zur Erkundung der Unterwassertopographie und der Bodenschätze.

6 Wasseroptik-Anwendungsszenarien: Unterwassersicherheit

Angetrieben durch die internationale Situation und nationale Bedürfnisse entstand Vicinagearth Security (VS). Unter Sicherheit vor Ort versteht man ein diversifiziertes, domänenübergreifendes, dreidimensionales, kollaboratives und intelligentes Technologiesystem, das die Bedürfnisse der Verteidigung, des Schutzes, der Produktion, der Sicherheit und der Rettung im bodennahen Raum erfüllt. Spezifische Anwendungsszenarien umfassen Sicherheit in geringer Höhe, Sicherheit unter Wasser und domänenübergreifende Sicherheit. Die Unterwassersicherheit ist einer der Kernbereiche der lokalen Sicherheit. Sie umfasst hauptsächlich die nationale Sicherheit und Verteidigung im Unterwasserraum, einschließlich Überwachung, Erkennung, Kommunikation, Verschleierung, Führung usw. und umfasst industrielle Produktion, Sozialwirtschaft und wissenschaftliche Forschung. Schutz, Produktion, Sicherheit und Rettung in Bildung und anderen Aspekten sind von großer Bedeutung für die nationale Verteidigungssicherheit, soziale Stabilität und wirtschaftliche Entwicklung. 6.1 Wasserbezogene Umwelt- und Ressourcenüberwachung Instrumente Auf dem Meeresboden führt das Instrument die In-situ-Erkennung durch und überträgt die Daten über das Netzwerk, wodurch eine umfassende, langfristige, kontinuierliche Echtzeitbeobachtung bei jedem Wetter ermöglicht wird. Der Beobachtungsbereich umfasst die Tiefe der Erde unter dem Meer , die Meeresbodenschnittstelle, Meerwasserkörper und die Meeresoberfläche. Das Meeresboden-Beobachtungssystem kann die Wat-Optik-Technologie nutzen, um umfassende Entwicklungen und Forschungen auf dem Meeresboden durchzuführen. Es ist nach Boden- und Meeresoberflächenbeobachtungen und luftgestützter Fernerkundung die dritte Art von erdwissenschaftlichen Beobachtungssystemen menschliches Verständnis des Ozeans. Abbildung 11: Unterwasserbeobachtungsnetzwerk Die Tiefe und Breite der Tiefseeforschung spiegelt den wissenschaftlichen und technologischen Entwicklungsstand des Landes sowie die Stärke der Landesverteidigung wider. Als optische visuelle Datenerfassungstechnologie können Tiefseekameras in großem Umfang auf Tiefseefahrzeugen wie bemannten Tauchbooten, Unterwasserrobotern und Landern montiert werden. Dies erweitert effektiv den Erfassungsbereich und das Informationsvolumen und vermeidet die Peinlichkeit „blinder Männer“. und Elefanten“ bei der Tiefseeerkundung. Es ist der Schlüssel zur Tiefseeerkundung. Es ist ein notwendiges Mittel zur Ressourcenerkundung, zur Erschließung von Tiefseemineralien, zur marinen ökologischen Beobachtung und zur Beobachtung biologischer und chemischer Aktivitäten in der Tiefsee.

Abbildung 12 Tiefseekamera (a) Meerespupille, (b) Tiefsee-Panoramakamera, (c) Feuerfische, die in 8152 Metern Tiefe fressen, aufgenommen von der Tiefseekamera

Das Team von Li Preis für Wissenschafts- und Technologiefortschritt der Engineering Society. Es löst das Problem der Gewinnung hochauflösender visueller Daten in der Tiefsee-Hochdruckumgebung und durchbricht Schlüsseltechnologien wie die Tiefsee-Trockenkabinenversiegelung, die optische Aberrationskorrektur unter Wasser, die Farbwiederherstellung und die Bildverbesserung unter Wasser.

Die Kamera ist für Wassertiefen von 0 bis 11.000 Metern geeignet, mit einem Unterwassersichtfeld von 60°, einer Auflösung von 1920×1080 und einem Unterwassergewicht von 10 kg Ebene.

Im März 2017 schloss die hochauflösende Kamera „Sea Pupil“ die wissenschaftliche Forschungsmission des Marianengrabens im Anschluss an die „Discovery 1“ ab. Als Hauptkamera ist sie bis zu einer Tiefe von 7.000 abgetaucht 4 Mal, 3 Meter Es wurde zum ersten Mal in eine Tiefe von 10.000 Metern getaucht, mit einer maximalen Tiefe von 10.909 Metern. Es waren insgesamt 12 Stunden hochauflösendes Video Durch wissenschaftliche Tiefseeforschung konnten hochauflösende Videos über die gesamte Meerestiefe aufgenommen werden, und es war das erste Mal, dass ein hochauflösendes Video in einer Tiefe von 8.152 Metern aufgenommen wurde. Der Rotfeuerfisch war zu dieser Zeit die größte beobachtete Tiefe des Fischüberlebens Es lieferte damals international wichtige Originaldaten für die multidisziplinäre Forschung zum Meeresleben und zu den physischen Ozeanen im Marianengraben.

Die anschließend entwickelte hochauflösende Kamera „Sea Pupil II“ für den gesamten Ozean wurde im September 2018 erneut für die wissenschaftliche Forschungsmission Marianengraben zusammen mit der TS09-Reise „Discovery 1“ eingesetzt. In diesem Zeitraum wurden 10 Tauchgänge durchgeführt, von denen 4 bis zu einer Tiefe von 10.000 Metern getaucht wurden. Es wurden 140 Stunden effektives HD-Video mit einem Gesamtdatenvolumen von 233 GB gesammelt und es wurden viele Lücken geschlossen im Bereich der meereswissenschaftlichen Forschung wurden besetzt.

Darüber hinaus sind auch die Überwachung von Meeresweiden, die Öl- und Gasexploration im Meer, die Überwachung von Watrohrnetzen, die Meeresphotovoltaik usw. wichtige Anwendungsszenarien.

6.2 Wasserbezogene Erkennung und Kommunikation

Der Ozean ist eine wichtige strategische Ressource, um die Länder auf der ganzen Welt konkurrieren. Die umfassende Beherrschung der Grunddaten der Hoheitsgewässer meines Landes ist die Grundlage für die Wahrung nationaler maritimer Rechte und Interessen -Wettergewässerüberwachung ist ein Mittel zur Unterwasserüberwachung und Sicherheitsverteidigung. Die Entwicklung wasserbezogener Erkennungs- und Kommunikationstechnologie wird unserem Land dabei helfen, seine Fähigkeit zur Bewältigung komplexer Situationen zu verbessern und seine Fähigkeit zum Schutz der Seerechte zu verbessern. Unterwasser-Lidar-Erkennung, optische Unterwasser-Verschleierung, Laser-U-Boot- und Minenabwehr, photoelektrische Unterwasser-Gegenmaßnahmen, Laser-U-Boot-Abwehrkommunikation, optische Unterwasserführung und Watsicherheitsrettung sind die Hauptanwendungsszenarien.

6.3 Watlaserindustrie

In der Unterwassersicherheit ist insbesondere die Entwicklung und Nutzung von Flüssen, Seen und Meeresressourcen untrennbar mit dem Bau verschiedener Unterwasserprojekte verbunden, wie dem Bau von Hafenterminals, der Reparatur von Schiffen und dem Bau von Ölquellen Plattformen, Verlegung und Wartung von Pipelines sowie eine Reihe wasserbezogener Projekte. Mit der intensiven Forschung und Entwicklung von Laserschweißgeräten in verschiedenen Ländern sind im Allgemeinen Hochleistungslaser aufgetaucht, die beim Unterwasser-Laserschweißen verwendet werden.

Um die Lebensdauer industrieller Strukturkomponenten in Meerwasserumgebungen zu verlängern und die Baukosten zu senken, wird außerdem in der Regel Unterwasser-In-situ-Reparaturtechnologie zur Reparatur und Wartung beschädigter und alternder industrieller Strukturkomponenten eingesetzt. Die Unterwasser-Laserbeschichtungstechnologie ist eine effektive Lösung mit kontrollierbarem Wärmeeintrag, hohem Wirkungsgrad, guter Stabilität, geringem Einfluss des Wasserdrucks, einer großen Auswahl an Schweißmaterialien, geringem Wärmeeintrag, schneller Abkühlgeschwindigkeit, kleiner Wärmeeinflusszone und geringer Eigenspannung weitere Vorteile.

7 Fazit und Ausblick

Mit der schrittweisen Verbesserung des wasserbezogenen optischen Disziplinsystems steht die Weltlage vor einem gewaltigen Wendepunkt, und der Ozean ist zu einer strategischen Ressource geworden, um die die Länder konkurrieren. Durch die Verbesserung der Waterkennungstechnologie werden die Meeresressourcen erheblich freigesetzt, die Produktivität weiter verbessert, die menschliche Produktion und der Lebensstil werden in eine neue Entwicklungsphase eintreten und der Erwerb von Produktionsmitteln wird zu einer transformativen Entwicklung führen.

Meeresleben ist eine äußerst wichtige Kohlenstoffsenke und Kohlenstoffansammlung auf der Erde. Mit der kontinuierlichen Ausweitung des Meeresbaus und der kontinuierlichen Verbesserung des technologischen Niveaus wird die ökologische Kapazität der Meeresgebiete unseres Landes weiter zunehmen. Einerseits kann eine große Menge an Produktionsmaterialien und lebenden Materialien gewonnen werden, was eine wichtige Garantie für die nachhaltige und stabile Entwicklung meines Landes darstellt. Andererseits wird die Rolle der Kohlenstoffsenke und des Kohlenstofftransfers immer stärker, und ihr Beitrag zur „Kohlenstoffneutralität“ und zum „Kohlenstoffpeak“ meines Landes wird immer offensichtlicher.

Mit der kontinuierlichen Verbesserung verwandter Technologien für die Watoptik erfordert die Bewirtschaftung des Ozeans die Unterstützung verwandter Informationstechnologien wie das Internet der Dinge und multimodales kognitives Computing. Die Technologie des Internets der Dinge stellt wichtige technische Mittel für die Erfassung und Übertragung bereit Modales kognitives Computing bietet starke Unterstützung für eine umfassende und effiziente intelligente Verarbeitung wasserbezogener optischer Informationen, realisiert die Gewinnung wasserbezogener optischer Big Data, eine effiziente Informationsübertragung und intelligente Signalverarbeitung und verbessert die Informatisierung und Intelligenz von verwandte Technologien im wasserbezogenen Bereich Bieten Sie zuverlässige technische Unterstützung für den Aufbau einer Seemacht.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonEine Hürde, die in der visuellen Intelligenzforschung unter Wasser nicht zu überwinden ist: Watoptik. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!