Un obstacle insurmontable dans la recherche sur l’intelligence visuelle sous-marine : l’optique de gué

L'optique liée à l'eau étudie principalement le mécanisme d'interaction matérielle entre la lumière et l'eau et le mécanisme de propagation cross-média de la lumière, résolvant divers problèmes liés à l'acquisition intelligente de données optiques liées à l'eau, à la transmission d'informations et au traitement intelligent du signal, et explorant le La science de l'optique appliquée au domaine lié à l'eau constitue un support disciplinaire important pour la sécurité sous-marine dans le système Vicinagearth Security (VS).

1 Introduction

La marche à gué est liée à l'eau et fait généralement référence aux plans d'eau, notamment les océans, les rivières, les lacs, les nuages, la pluie, le brouillard, la neige et la glace, etc., comme le montre la figure 1. Par rapport à l'optique sous-marine, l'optique océanique est prise en compte de manière plus approfondie. L'objet de recherche de l'optique à gué couvre toutes les masses d'eau qui font partie ou la totalité du chemin de propagation de la lumière en explorant ses propriétés optiques à l'état liquide, gazeux et solide, ainsi que la lumière. dans l'eau, le mécanisme de propagation dans les médias croisés résout divers problèmes liés à l'acquisition intelligente de données optiques, à la transmission d'informations et au traitement intelligent du signal dans les domaines liés à l'eau. Il s'agit de Vicinagearth Security (Vicinage vient de l'ancien français/latin visnage/ Le. vicinus (« voisin »), VS) est un soutien important pour la sécurité sous-marine et revêt une grande importance pour la défense, la protection, la production, la sécurité et le sauvetage des eaux territoriales de mon pays.

Basé sur les scénarios uniques de "Underwater Optics" et "Ocean Optics", "Wading Optics" s'est développé en scénarios inter-domaines en mesurant la phase, l'intensité, la fréquence et la polarisation de la lumière se propageant dans l'eau et à travers médias et autres grandeurs physiques, obtenir des informations sur les images, la température, les vibrations, la pression, le champ magnétique et d'autres paramètres dans les plans d'eau et les environnements cross-média, et développer des technologies optiques de détection, de détection, de mesure, d'imagerie, de communication et de traitement intelligent du signal dans l'eau -domaine connexe.

Figure 1 Optique pour gué

À l'heure actuelle, le développement de l'optique pour gué est confronté à des problèmes de goulot d'étranglement tels qu'une forte absorption de la lumière et une forte diffusion par les plans d'eau. Son état de développement est loin derrière la demande réelle. , donc patauger l'optique Le domaine de l'optique nécessite de toute urgence plus d'attention.

Afin de promouvoir l'échange de la technologie optique sous-marine de mon pays et l'application de l'industrie, du monde universitaire et de la recherche, Li Xuelong a dirigé l'équipe pour définir de manière proactive le domaine stratégique de l'optique de gué dans la nouvelle ère, en proposant d'abord « l'optique sous-marine », qui a été lancé et tenu à Xi'an le 10 mai 2016. Le premier forum national au sommet « l'optique sous-marine » a eu lieu. Par la suite, la deuxième session consécutive s'est tenue à Xi'an le 22 juin 2018, développant « l'optique sous-marine » en une « optique océanique » redéfinie. Le forum a été officiellement rebaptisé « Forum national du Sommet sur l'optique océanique » et a initié la création du "Forum du Sommet chinois sur l'optique océanique". Comité spécial sur l'optique océanique de la Société d'ingénierie optique.

Au moment de la rédaction de cet article, le forum a été organisé avec succès cinq fois. Le cinquième forum (2022) a attiré l'attention et la participation de plus de 30 000 personnes en ligne. Le Forum national du Sommet sur l'optique océanique est devenu le plus important de notre pays. . L'une des conférences d'optique les plus regardées. En termes de promotion des applications de recherche industrie-université, Li Xuelong a créé le Laboratoire national des sciences et technologies marines de Qingdao (actuellement) et le laboratoire commun d'optique marine de l'unité en 2016. La même année, il a proposé et dirigé la préparation de la création du premier laboratoire clé de niveau provincial et ministériel pour l'optique des gués en Chine - le Laboratoire clé provincial d'optique océanique du Shaanxi. La création du laboratoire a été approuvée en 2018. Li Xuelong en a été le premier directeur. Le système d'imagerie optique et de traitement d'images haute définition en pleine mer qu'il a dirigé l'équipe a remporté le premier prix du prix chinois du progrès scientifique et technologique. Société d'ingénierie optique.

À mesure que la recherche et le développement des sciences et technologies marines continuent de s'approfondir, la compréhension humaine de l'océan et le niveau des équipements techniques s'améliorent également constamment. « L'optique océanique » a évolué à partir de l'étude traditionnelle des propriétés optiques de l'océan. océan, la loi de propagation de la lumière dans l'océan et l'utilisation de la technologie optique pour la détection. Les sciences marines se sont développées pour devenir une science globale axée sur l'étude de la science, de la technologie et des équipements des grands fonds, la construction de bases en eaux profondes, l'exploration des profondeurs. l'espace maritime et le développement des ressources des grands fonds.

Face aux problèmes du vaste espace marin profond, des caractéristiques hydrologiques complexes et de la difficulté à percevoir l'information, Li Xuelong a créé le Laboratoire clé d'interaction et d'application intelligentes du ministère de l'Industrie et des Technologies de l'information à l'Université polytechnique du Nord-Ouest en 2020, en tenant pleinement compte de la relation entre l'eau, l'air et d'autres médias, et la relation entre l'équipement optique et la connexion étroite entre les algorithmes a permis de développer « l'optique océanique » en « optique de gué », élargissant l'objet de recherche d'un seul domaine aux océans, rivières, lacs, nuages, la pluie, le brouillard, la neige, la glace et d'autres plans d'eau, ainsi que d'autres domaines liés à l'eau, en se concentrant sur une série de questions scientifiques telles que « le mécanisme d'interaction matérielle de la lumière et de l'eau et le mécanisme de propagation croisée de la lumière ». ", " Détection dynamique de cibles dans des environnements complexes ", " Résolution de données de haute confiance sous hétérogénéité redondante ", conduisant l'équipe à surmonter Afin de surmonter les difficultés liées à la modélisation difficile des mécanismes de dégradation, aux systèmes d'équipement d'observation imparfaits et à la difficulté d'analyse de la cible de la scène données, nous avons achevé la recherche et le développement d’une série de technologies et d’équipements nationaux d’observation des océans. En 2022, nous avons créé un laboratoire d'optique de gué et conduit l'équipe à obtenir le soutien du projet clé national « Underwater XX Guidance ». Le développement de l'optique de gué a franchi une nouvelle étape solide.

Figure 2 Cadre optique de Wading

2 Le mécanisme d'interaction matérielle de la lumière et de l'eau

Les propriétés optiques de l'eau sont la manifestation macroscopique de l'interaction matérielle entre la lumière et l'eau, et c'est une recherche Une base importante pour l'optique de gué. Les propriétés optiques inhérentes à l’eau sont les paramètres optiques de l’eau naturelle elle-même, qui sont indépendants du champ lumineux ambiant. Les paramètres optiques intrinsèques de l'eau couramment utilisés comprennent le coefficient d'absorption spectrale, le coefficient de diffusion spectrale, le coefficient d'atténuation spectrale, la fonction de diffusion volumique, le coefficient de rétrodiffusion, le coefficient de diffusion vers l'avant, le coefficient d'atténuation du faisceau, etc. Les propriétés optiques apparentes de la masse d'eau sont les caractéristiques de la masse d'eau dues à l'action du champ lumineux. Elles sont déterminées par la répartition temporelle et spatiale du champ lumineux dans l'eau et les propriétés optiques inhérentes à la masse d'eau. et peut changer avec les changements dans le champ lumineux.

Figure 3 Atténuation de différentes longueurs d'onde dans le spectre visible sous différentes qualités d'eau

L'effet linéaire de l'eau sur la lumière fait référence à l'absorption, à la diffusion et à la réfraction de la lumière lors de sa transmission dans l'eau. domaines connexes. "Un soleil couchant se propage sur l'eau, la moitié de la rivière bruisse et la moitié de la rivière est rouge" explique clairement que la lumière sera dispersée et réfractée lorsqu'elle entre dans le plan d'eau et reflète les caractéristiques de dispersion de la lumière.

L'effet non linéaire de l'eau sur la lumière fait référence à l'interaction matérielle entre la lumière et l'eau. Lorsque l'intensité lumineuse est inférieure au seuil de dégradation dans l'eau, l'interaction entre la lumière et l'eau produira une diffusion Raman et des vibrations non linéaires. des processus tels que la diffusion et la diffusion Brillouin. Lorsque l'intensité lumineuse dépasse le seuil de dégradation du plan d'eau, l'excitation multiphotonique, l'absorption inverse de Bremsstrahlung et l'ionisation par avalanche de collision électronique provoqueront la décomposition du plan d'eau et produiront un rayonnement plasma. L'étude du processus non linéaire dans le mécanisme d'interaction matérielle entre le laser et l'eau revêt une grande importance dans les domaines industriels du laser tels que la découpe, le soudage et le revêtement laser sous-marins, ainsi que dans le domaine de la médecine clinique au laser.

3 L'acquisition de données optiques à gué mesure et décrit principalement avec précision les substances et leurs paramètres physiques dans l'environnement de gué, ce qui constitue un moyen efficace de comprendre l'environnement de gué. À l'heure actuelle, les principaux moyens d'obtenir des données optiques liées à l'eau comprennent la technologie de détection optique, la technologie de mesure spectrale et la technologie de détection par imagerie optique.

3.1 Technologie de détection optique

La technologie de détection optique est basée sur des principes optiques, détectant les informations environnementales grâce à la technologie optique, puis les collectant et les ajustant numériquement via un système d'acquisition de données. Elle comprend principalement la technologie de télédétection optique et l'intégration optique. détection situ.

3.2 Technologie de mesure spectrale

Le spectre peut être utilisé pour étudier et identifier la structure, la composition et l'état de l'eau et des substances présentes dans l'eau. La technologie de mesure spectrale a considérablement amélioré la sensibilité et la résolution des mesures liées à l'eau.

1) Technologie de répartition du spectre induite par laser

La technologie de dégradation spectroscopique induite par laser est une technologie spectroscopique basée sur l'action du laser sur la matière pour générer un plasma transitoire et analyser l'échantillon en fonction du spectre d'émission caractéristique des atomes et des ions dans le plasma. Elle peut réaliser une analyse in situ de. Matière, détection en temps réel, continue et sans contact.

2) Technologie de spectroscopie Laser Raman

La technologie de spectroscopie Laser Raman est une technologie de capteur optique de détection simultanée multi-matériaux in situ, en temps réel, non destructif, qui a la capacité de détecter des cibles dans les environnements liés à l'eau. La capacité de détecter quantitativement les composants peut permettre une surveillance in situ à long terme des concentrations d'ions acides dans l'eau de mer, ce qui sera d'une grande importance pour comprendre les zones d'activité hydrothermale des fonds marins, les zones sources de tremblements de terre et les sédiments des fonds marins.

3.3 Technologie de détection par imagerie optique

La technologie de détection par imagerie optique des gués est la technologie de détection la plus intuitive qui reflète l'environnement aquatique dans l'acquisition de données optiques des gués. La faible résolution de l’imagerie acoustique sous-marine, la lenteur de l’acquisition et de la vitesse de traitement, ainsi que l’incapacité de réaliser une imagerie haute résolution en temps réel ont limité ses progrès dans le domaine de l’imagerie sous-marine. La technologie d'imagerie optique sous-marine peut utiliser un équipement d'imagerie visuelle pour obtenir directement des informations d'image ou vidéo afin de réaliser la collecte et l'analyse de cibles sous-marines.

1. Technologie d'imagerie de déclenchement de portée

Le principe de fonctionnement de la technologie d'imagerie de déclenchement de portée de gué est de supprimer le bruit de fond introduit par la lumière diffusée qui ne contient pas le signal cible grâce au contrôle du temps, tout en garantissant que le la cible est réfléchie après réflexion. Le signal lumineux arrive juste pendant le temps de travail du stroboscope. L'équipe de Li Xuelong a développé un prototype d'imagerie à distance basé sur ce principe, permettant d'obtenir une imagerie à 6 fois la distance d'atténuation.

2. Technologie d'imagerie de polarisation

La technologie d'imagerie de polarisation liée à l'eau analyse la tendance changeante des caractéristiques de polarisation de la cible et de l'arrière-plan de l'image en comparant la différence et le caractère unique des informations de polarisation de la Champ de lumière diffusée et inverse les informations cibles. Le changement d'intensité de la lumière et de la lumière diffusée en arrière-plan peut supprimer efficacement la lumière rétrodiffusée et obtenir une imagerie optique claire liée à l'eau.

3. Technologie d'imagerie à modulation de porteuse

La technologie d'imagerie à modulation de porteuse utilise un signal de sous-porteuse micro-ondes à haute fréquence pour moduler l'impulsion lumineuse émise par le laser. Après avoir été rétrodiffusée par le plan d'eau, elle traverse le. Le filtre passe-bande avec la fréquence de modulation comme fréquence centrale filtre la lumière diffusée et supprime les composantes basse fréquence diffusées. L'équipe de Li Xuelong a développé un laser modulé par micro-ondes à haute énergie et a coopéré au développement d'un système lidar modulé par micro-ondes, qui a la capacité d'améliorer le rapport signal/bruit et d'augmenter la plage de détection sous-marine. Problème de rétrodiffusion et réalisation L'interaction intelligente entre l'environnement et l'appareil améliore la distance de détection sous-marine.

4. Technologie d'imagerie de corrélation

L'imagerie de corrélation est une technologie qui utilise la cohérence du second ordre du champ lumineux pour obtenir une imagerie. En tant que technologie d'imagerie non locale, elle utilise une intensité d'un seul pixel. détecteur Collectez le signal d'intensité lumineuse cible et reconstruisez l'image combinée avec le champ lumineux projeté. En même temps, cette méthode d'imagerie peut intégrer le modèle d'environnement et le réseau neuronal d'apprentissage profond dans l'algorithme d'imagerie, qui peut réaliser une imagerie informatique intelligente sous faible lumière. Conditions et résoudre le problème de l'anti-interférence de l'imagerie sous-marine traditionnelle. Le problème de la faible capacité. L'équipe de Li Xuelong a développé un système d'imagerie de corrélation sous-marine et, combiné à des algorithmes scientifiques intelligents, a réalisé une reconstruction haute définition d'images sous différentes turbidités.

Figure 4 Diagramme schématique de l'imagerie de corrélation de gué

5. Technologie d'imagerie par détection compressée

La théorie de la détection compressée est une nouvelle théorie d'échantillonnage de signal, comme le montre la figure 5, si le signal est compressible, ou le signal est clairsemé selon une certaine base de transformation, le processus de compression et le processus d'échantillonnage peuvent être réalisés simultanément, et l'extraction d'informations peut être réalisée pendant le processus d'échantillonnage.

Figure 5 Expression mathématique de la détection compressée

L'équipe de Li Xuelong a étudié une méthode d'imagerie par microscopie informatique rapide basée sur l'apprentissage profond. L'apprentissage profond est utilisé pour réduire la quantité de données d'imagerie par microscopie optique, et la détection compressée est utilisée pour améliorer la résolution et le rapport signal/bruit de l'optique. imagerie microscopie, puis calculer la complexité informatique. Le modèle de structure peut obtenir des informations multidimensionnelles résolues dans le temps à haute altitude de l'échantillon qui ne peuvent pas ou sont difficiles à obtenir directement avec les techniques de microscopie traditionnelles. La technologie d'apprentissage profond représentée par le lecteur de données et la technologie de détection compressée représentée par le lecteur de modèle physique ont amélioré l'imprévisibilité des processus physiques d'imagerie réels et la complexité de la résolution de problèmes inverses mal conditionnés de grande dimension.

6. Technologie d'imagerie spectrale

La technologie d'imagerie spectrale combine la mesure spectrale et la technologie d'imagerie. Chaque pixel de l'image peut extraire des caractéristiques spectrales multicanaux, obtenant ainsi plusieurs points spatiaux et une mesure de précision multicanal. et la reconnaissance multimodale. Sur la base de technologies telles que le large spectre, le score élevé et l'instantané, l'équipe de Li Xuelong a proposé des technologies clés telles que le spectre fin continu différentiel à large spectre, la correction active de référence et la prédiction non linéaire, qui ont changé le statu quo de l'utilisation de l'analyse chimique comme norme unique. et a fourni de nouvelles solutions pour l'analyse complexe de la qualité de l'eau de mer. Il fournit une nouvelle norme et est la première du genre au monde.

4 Transmission d'informations optiques à gué

Une fois que l'équipement optique à gué a terminé la collecte d'informations, il doit transmettre des informations en temps réel au back-end pour traitement. L’ensemble du processus comprend deux technologies clés : la communication optique sans fil sous-marine et le traitement optique des informations sur les images à gué. La communication optique sans fil sous-marine (UWOC) utilise des faisceaux lumineux comme supports d'informations pour réaliser la transmission en temps réel de grandes quantités d'informations telles que des images et des vidéos sous l'eau. Comparé à la communication acoustique sous-marine et à la communication par ondes électromagnétiques sous-marines, le système UWOC a une taille plus petite, un coût de conception inférieur et une dissimulation plus forte. Avec l'aide de la technologie UWOC, un réseau de communication entièrement optique intégrant l'air, l'espace, le sol et la mer peut être construit, comme le montre la figure 6.

Figure 6 Réseau de communication optique intégré air-espace-sol-mer

Actuellement, les principales orientations de recherche de l'UWOC comprennent la conception de dispositifs émetteurs-récepteurs de signaux sous-marins, la modélisation de canaux sous-marins et le modem de signaux de canaux sous-marins. Cependant, l’UWOC ne peut pas être appliqué dans les processus de communication sans fil à longue distance, à fortes turbulences et à haut débit. À l’avenir, des technologies telles que la modulation et la démodulation du signal, la compensation des turbulences, ainsi que le suivi et la visée stables, renforcés par la science intelligente, joueront un rôle indispensable dans les systèmes de communication optique sous-marins. En outre, à l'avenir, la communication optique sous-marine pourra également être combinée avec la communication acoustique sous-marine, la communication par ondes électromagnétiques sous-marines et d'autres méthodes pour surmonter les lacunes des technologies existantes telles que la courte distance de communication et la mauvaise stabilité, et finalement améliorer la chaîne de communication dans des domaines complexes. scénarios de transmission optique sous-marine efficacité et fiabilité de la route.

5 L'extraction d'informations efficaces à partir d'images est au centre du traitement optique des informations sur les images liées à l'eau. Le traitement des informations d'images optiques liées à l'eau a une valeur d'application importante dans la détection et l'identification de cibles faibles et sombres liées à l'eau, la sécurité sous-marine, la surveillance écologique liée à l'eau, la détection d'équipements liés à l'eau et la reconnaissance militaire liée à l'eau.

5.1 Technologie de restauration et d'amélioration d'images liées à l'eau

La restauration d'images liées à l'eau part du principe de l'imagerie optique liée à l'eau, établit d'abord un modèle de dégradation des images liées à l'eau, puis estime les facteurs affectant la clarté de l'image grâce à des informations préalables et à des hypothèses de principe, des facteurs d'interférence, et utiliser le processus de dégradation par inversion pour éliminer l'influence des facteurs d'interférence, améliorant ainsi la clarté de l'image.

Figure 7 Technologie de restauration d'image Wading

L'amélioration de l'image Wading est un type de méthode de modèle non physique qui améliore la qualité visuelle et le contraste en modifiant la valeur en pixels de l'image.

5.2 Évaluation de la qualité des images de pataugeoire

Figure 8 Technologie d'amélioration des images liées à l'eau

L'évaluation de la qualité des images liées à l'eau est une norme complète d'évaluation de la qualité des images ciblant le mécanisme de dégradation des images sous-marines. À l’heure actuelle, les méthodes d’évaluation de la qualité des images sous-marines calculent généralement des scores pondérés sous plusieurs angles de mesure, et les poids sont souvent déterminés par l’expérience. Par conséquent, les scores d’évaluation de la qualité des images sous-marines sont souvent très éloignés des sentiments subjectifs humains. Du point de vue de la saillance visuelle, de la psychologie cognitive et de la mesure de l’information, il est nécessaire de construire une qualité d’image sous-marine plus conforme aux sentiments subjectifs humains. Les méthodes sont une direction de recherche qui mérite d’être explorée à l’avenir.

5.3 Calcul cognitif de l'environnement de pataugeoire

Figure 9 Calcul cognitif modal multi-détection

Le calcul cognitif de l'environnement de pataugeoire fournit une bonne base pour le développement et l'utilisation des ressources en eau de pataugeoire Il est l’une des technologies clés pour révéler la biodiversité aquatique et explorer la topographie sous-marine et les ressources minérales.

6 Scénarios d'application de l'optique de l'eau : sécurité sous-marine

Poussé par la situation internationale et les besoins nationaux, Vicinagearth Security (VS) a vu le jour. La sécurité sur site fait référence à un système technologique diversifié, interdomaine, tridimensionnel, collaboratif et intelligent qui répond aux besoins de défense, de protection, de production, de sûreté et de sauvetage dans l'espace proche du sol. Les scénarios d'application spécifiques incluent la sécurité à basse altitude, la sécurité sous-marine et la sécurité inter-domaines. La sécurité sous-marine est l'un des domaines essentiels de la sécurité locale. Elle couvre principalement la sécurité nationale et la défense dans l'espace sous-marin, y compris la surveillance, la détection, la communication, la dissimulation, le guidage, etc. des fonds marins, et couvre la production industrielle, l'économie sociale et la recherche scientifique. La protection, la production, la sécurité et le sauvetage dans l'éducation et dans d'autres aspects sont d'une grande importance pour la sécurité de la défense nationale, la stabilité sociale et le développement économique.

Figure 10 Portée de l'espace de sécurité au sol

6.1 Surveillance et surveillance des ressources liées à l'eau

(1) Réseau d'observation des fonds marins

Le système d'observation des fonds marins place les instruments d'observation Sur le fond marin, l'instrument effectue la détection in situ et transmet les données via le réseau, permettant ainsi une observation complète, continue à long terme et en temps réel par tous les temps. La plage d'observation comprend la profondeur de la terre sous la mer. , l'interface du fond marin, les masses d'eau de mer et la surface de la mer. Le système d'observation des fonds marins peut utiliser la technologie optique à gué pour mener un développement et des recherches complets sur l'océan. Il s'agit du troisième type de système d'observation des sciences de la terre établi par l'homme sur les fonds marins après les observations au sol et à la surface de la mer et la télédétection aéroportée. compréhension humaine de l’océan.

Figure 11 Réseau d'observation sous-marine

(2) Caméra sous-marine

caméra marine Les systèmes sont indispensables. La profondeur et l’étendue de l’exploration des grands fonds marins représentent le niveau de développement scientifique et technologique et la force de défense nationale du pays. En tant que technologie d'acquisition de données visuelles optiques, les caméras en haute mer peuvent être largement montées sur des véhicules en haute mer tels que des submersibles habités, des robots sous-marins et des atterrisseurs. Elles élargissent efficacement la portée de détection et le volume d'informations, et évitent l'embarras des « aveugles ». et les éléphants" dans l'exploration en haute mer. C'est la clé de l'exploration en haute mer. C'est un moyen nécessaire pour l'étude des ressources, le développement minéral en haute mer, l'observation écologique marine et l'observation des activités biologiques et chimiques en haute mer.

Figure 12 Caméra de haute mer (a) pupille de mer, (b) caméra panoramique de haute mer, (c) poisson-lion mangeant à 8152 mètres sous l'eau capturé par la caméra de haute mer

L'équipe de Li Xuelong a développé la première caméra haute définition en pleine mer de Chine « Haïti ». Le « système d'imagerie optique et de traitement d'image haute définition en pleine mer » complété par l'équipe a remporté le premier prix du China Optical 2019. Prix ​​​​du progrès scientifique et technologique de la Engineering Society. Il résout le problème de l'obtention de données visuelles haute définition dans l'environnement à haute pression des eaux profondes et perce des technologies clés telles que l'étanchéité des cabines sèches en pleine mer, la correction des aberrations optiques sous-marines, la restauration des couleurs et l'amélioration des images sous-marines.

La caméra est adaptée aux profondeurs d'eau de 0 à 11 000 mètres, avec un champ de vision sous-marin de 60°, une résolution de 1920 × 1080 et un poids sous-marin de 10 kg. Les indicateurs techniques pertinents ont atteint les niveaux internationaux avancés. niveau.

En mars 2017, la caméra haute définition en pleine mer "Sea Pupil" a achevé la mission de recherche scientifique de la fosse des Mariannes suite à la "Découverte 1". En tant que caméra principale, elle a plongé à une profondeur de 7 000. mètres 4 fois, 3 Il a plongé pour la première fois à une profondeur de 10 000 mètres, avec une profondeur maximale de 10 909 mètres. Au total, 12 heures de vidéo haute définition ont été collectées. C'était la première fois dans l'histoire de la plongée en profondeur. recherche scientifique marine dans mon pays pour obtenir une vidéo haute définition de toute la profondeur de la mer, et c'était la première fois que l'on enregistrait une vidéo haute définition à une profondeur de 8 152 mètres. Le poisson-lion était à cette époque la plus grande profondeur de survie des poissons. observé au niveau international à cette époque, il a fourni d’importantes données originales pour la recherche multidisciplinaire sur la vie marine et les océans physiques dans l’abîme de la fosse des Mariannes.

La caméra haute définition océanique profonde « Sea Pupil II » développée par la suite a été utilisée à nouveau pour la mission de recherche scientifique Mariana Trench en septembre 2018 avec le voyage « Discovery 1 » TS09. Au cours de la période, 10 plongées ont été effectuées, dont 4 à une profondeur de 10 000 mètres. 140 heures de vidéo haute définition efficace ont été collectées, avec un volume total de données de 233 Go. De nombreuses données précieuses d'observation de l'océan ont été obtenues et de nombreuses lacunes. dans le domaine de la recherche scientifique marine ont été pourvus.

De plus, la surveillance des pâturages marins, l'exploration pétrolière et gazière marine, la surveillance du réseau de pataugeoires, le photovoltaïque marin, etc. sont également des scénarios d'application importants.

6.2 Détection et communication liées à l'eau

L'océan est une ressource stratégique importante pour laquelle les pays du monde entier se disputent. La maîtrise globale des données de base des eaux territoriales de mon pays est la base de la sauvegarde des droits et intérêts maritimes nationaux. -La surveillance météorologique de l'eau est un moyen de surveillance sous-marine et de défense de sécurité. Le développement des technologies de détection et de communication liées à l'eau aidera notre pays à améliorer sa capacité à faire face à des situations complexes et à améliorer sa capacité à protéger les droits maritimes. La détection lidar sous-marine, la dissimulation optique sous-marine, l'anti-sous-marin et l'anti-mine laser, les contre-mesures photoélectriques sous-marines, la communication anti-sous-marine laser, le guidage optique sous-marin et le sauvetage de sécurité à gué sont les principaux scénarios d'application.

6.3 Industrie des lasers à gué

Dans le domaine de la sécurité sous-marine, en particulier le développement et l'utilisation des rivières, des lacs et des ressources marines sont indissociables de la construction de divers projets sous-marins, tels que la construction de terminaux portuaires, la réparation de navires et la construction de puits de pétrole. plates-formes, pose et entretien de pipelines et une série de projets liés à l'eau. Avec la recherche et le développement approfondis d'équipements de soudage laser dans divers pays, des lasers de haute puissance utilisés dans le soudage laser sous-marin sont généralement apparus.

De plus, afin de prolonger la durée de vie des composants structurels industriels dans les environnements d'eau de mer et de réduire les coûts de construction, la technologie de réparation sous-marine in situ est généralement utilisée pour réparer et entretenir les composants structurels industriels endommagés et vieillissants. La technologie de revêtement laser sous-marin est une solution efficace avec un apport de chaleur contrôlable, un rendement élevé, une bonne stabilité, peu d'influence de la pression de l'eau, une large gamme de matériaux de soudage, un faible apport de chaleur, une vitesse de refroidissement rapide, une petite zone affectée par la chaleur et une faible contrainte résiduelle. d'autres avantages.

7 Conclusion et perspectives

Avec l'amélioration progressive du système de discipline optique lié à l'eau, la situation mondiale sera confrontée à un tournant majeur et l'océan est devenu une ressource stratégique pour laquelle les pays se disputent. L'amélioration de la technologie de détection des échassiers libérera considérablement les ressources marines, améliorera encore la productivité, la production humaine et le mode de vie entreront dans une nouvelle étape de développement, et l'acquisition de moyens de production produira un développement transformateur.

La vie marine est un puits de carbone et un agrégat de carbone extrêmement importants sur terre. Avec l'expansion continue de l'échelle de la construction marine et l'amélioration continue des niveaux technologiques, la capacité écologique des zones maritimes de notre pays continuera d'augmenter. D'une part, une grande quantité de matériaux de production et de produits de première nécessité peuvent être obtenus, offrant une garantie importante pour le développement durable et stable de la Chine. D'un autre côté, le rôle du puits de carbone et du transfert de carbone devient de plus en plus fort, et sa contribution à la « neutralité carbone » et au « pic carbone » de la Chine deviendra de plus en plus évidente.

Avec l'amélioration continue des technologies liées à l'optique de gué, la gestion de l'océan nécessite le soutien des technologies de l'information connexes telles que l'Internet des objets et l'informatique cognitive multimodale. La technologie de l'Internet des objets fournit des moyens techniques importants pour l'acquisition et la transmission. de données optiques de pataugeoire. L'informatique cognitive modale fournit un soutien solide pour un traitement intelligent complet et efficace des informations optiques liées à l'eau, réalise l'extraction de mégadonnées optiques liées à l'eau, une transmission efficace des informations et un traitement intelligent du signal, et améliore l'informatisation et l'intelligence de technologies connexes dans le domaine lié à l’eau. Fournir un soutien technique fiable à la construction d’une puissance maritime.

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