Halangan yang tidak dapat diatasi dalam penyelidikan kecerdasan visual bawah air: optik mengharungi

Optik berkaitan air terutamanya mengkaji mekanisme interaksi bahan antara cahaya dan air dan mekanisme perambatan silang media cahaya, dan menyelesaikan pelbagai masalah yang berkaitan dengan pemerolehan pintar data optik berkaitan air, penghantaran maklumat dan pemprosesan isyarat pintar. , meneroka sains aplikasi optik dalam bidang berkaitan air adalah sokongan disiplin penting untuk keselamatan bawah air dalam sistem Vicinagearth Security (VS).

1 Pengenalan

Air adalah berkaitan dengan air, dan secara amnya merujuk kepada badan air termasuk lautan, sungai, tasik, awan, hujan, kabus, salji dan ais, dsb., seperti Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1. Berbanding dengan optik bawah air, optik lautan lebih dipertimbangkan sepenuhnya Objek kajian optik meranduk meliputi semua badan air yang merupakan sebahagian atau keseluruhan laluan perambatan cahaya Dengan meneroka sifat optiknya dalam keadaan cecair, gas dan pepejal, dan cahaya masuk air, Mekanisme penyebaran dalam media silang menyelesaikan pelbagai masalah yang berkaitan dengan pemerolehan pintar data optik, penghantaran maklumat dan pemprosesan isyarat pintar dalam bidang berkaitan air Ia adalah Vicinagearth Security (Vicinage berasal dari bahasa Perancis/Latin visnage/ The vicinus. ('jiran'), sistem VS) ialah sokongan penting untuk keselamatan bawah air dan sangat penting untuk pertahanan, perlindungan, pengeluaran, keselamatan dan penyelamatan perairan wilayah negara saya.

Berdasarkan senario tunggal "Optik Bawah Air" dan "Optik Laut", "Optik Wading" telah berkembang lagi menjadi senario merentas domain dengan mengukur cahaya yang disebarkan dalam air dan merentasi media . bidang berkaitan air dan pemprosesan isyarat pintar dan teknologi lain.

Rajah 1 Handuk optik

Perkembangan semasa optik handuk ialah menghadapi masalah Bottleneck seperti penyerapan cahaya yang tinggi dan serakan yang kuat oleh badan air menjadikan status pembangunannya jauh di belakang keperluan sebenar Oleh itu, bidang optik berkaitan air amat memerlukan perhatian yang lebih.

Untuk mempromosikan pertukaran teknologi optik bawah air negara saya dan aplikasi penyelidikan universiti-industri, Li Xuelong mengetuai pasukan untuk secara proaktif menyusun kawasan strategik untuk optik bawah air di era baharu, pertama kali mencadangkan "optik bawah air" dan melancarkannya pada Mei 2016. Pada 10 Mac, Forum Sidang Kemuncak "Optik Bawah Air" pertama negara telah dimulakan dan diadakan di Xi'an. Selepas itu, sesi kedua berturut-turut telah diadakan di Xi'an pada 22 Jun 2018, membangunkan "optik bawah air" menjadi "optik lautan" yang ditakrifkan semula secara rasminya telah dinamakan semula sebagai "Forum Sidang Kemuncak Optik Lautan Kebangsaan" dan memulakan penubuhan "Forum Sidang Kemuncak Optik Lautan China" Jawatankuasa Khas Optik Lautan Persatuan Kejuruteraan Optik.

Setakat artikel ini ditulis, forum tersebut telah berjaya diadakan sebanyak lima kali. Antaranya, forum kelima (2022) telah menarik perhatian dan penyertaan dalam talian Forum sidang kemuncak telah menjadi salah satu persidangan optik yang paling penting dan paling ditonton di negara saya. Dari segi mempromosikan aplikasi penyelidikan-industri-universiti, Li Xuelong menubuhkan Makmal Kebangsaan Sains dan Teknologi Marin Qingdao (pada masa ini) dan makmal bersama optik marin unit pada 2016. Pada tahun yang sama, beliau mencadangkan dan menerajui penyediaan untuk penubuhan Makmal Utama Wilayah Shaanxi Optik Lautan, makmal utama peringkat wilayah dan menteri pertama di negara saya untuk optik mengarungi. Makmal ini telah diluluskan untuk ditubuhkan pada 2018. Li Xuelong berkhidmat sebagai pengarah pertama dan mengetuai pasukan untuk melengkapkan sistem pengimejan optik dan pemprosesan imej definisi tinggi dalam lautan penuh, yang memenangi hadiah pertama Anugerah Kemajuan Sains dan Teknologi Persatuan Kejuruteraan Optik Cina.

Ketika penyelidikan dan pembangunan sains dan teknologi marin terus mendalam, pemahaman manusia tentang lautan dan tahap peralatan teknikal juga sentiasa bertambah baik "Ocean optics" telah berkembang daripada kajian tradisional sifat optik lautan untuk menyala di lautan Sains mengesan undang-undang penyebaran lautan dan menggunakan teknologi optik telah berkembang lagi menjadi sains komprehensif yang menumpukan kepada kajian sains, teknologi dan peralatan laut dalam, membina pangkalan laut dalam. , mengesan ruang laut dalam, dan membangunkan sumber laut dalam.

Menghadapi masalah ruang laut dalam yang luas, ciri hidrologi yang kompleks, dan kesukaran untuk memahami maklumat, Li Xuelong menubuhkan Makmal Utama Kementerian Perindustrian dan Teknologi Maklumat Interaksi Pintar dan Aplikasi di Universiti Politeknik Barat Laut pada tahun 2020, mempertimbangkan sepenuhnya hubungan antara air dan udara dan media lain , hubungan rapat antara peralatan optik dan algoritma telah mengembangkan lagi "optik lautan" menjadi "optik meranduk", memperluaskan objek penyelidikan dari satu medan kepada berbilang badan air seperti lautan, sungai, tasik, awan, hujan, kabus, salji dan ais, serta dengan Bidang lain yang berkaitan dengan badan air berputar di sekitar satu siri isu saintifik seperti "mekanisme interaksi bahan antara cahaya dan air dan mekanisme penyebaran silang media cahaya", "pengesanan sasaran dinamik dalam persekitaran yang kompleks", "resolusi data berkeyakinan tinggi di bawah heterogeniti berlebihan" , membawa pasukan untuk mengatasi kesukaran pemodelan sukar mekanisme degradasi, sistem peralatan pemerhatian yang tidak sempurna, dan analisis sukar bagi data sasaran tempat kejadian, dan menyelesaikan penyelidikan dan pembangunan siri teknologi dan peralatan pemerhatian lautan domestik. Pada tahun 2022, kami menubuhkan makmal optik meranduk dan mengetuai pasukan untuk mendapatkan sokongan daripada projek utama nasional "Bimbingan Bawah Air XX" Pembangunan optik meranduk telah mengambil satu lagi langkah yang kukuh.

Rajah 2 Meranduk bingkai optik

2 Mekanisme Cahaya interaksi bahan dengan air

Sifat optik air ialah manifestasi makroskopik interaksi bahan antara cahaya dan air, dan merupakan asas penting untuk mengkaji optik berkaitan air. Sifat optik yang wujud bagi air ialah parameter optik air semula jadi itu sendiri, yang bebas daripada medan cahaya ambien. Parameter optik intrinsik air yang biasa digunakan termasuk pekali serapan spektrum, pekali serakan spektrum, pekali pengecilan spektrum, fungsi serakan isipadu, pekali serakan belakang, pekali serakan ke hadapan, pekali pengecilan rasuk, dsb. Sifat optik ketara badan air adalah ciri-ciri badan air disebabkan oleh tindakan medan cahaya Ia ditentukan oleh masa dan taburan ruang medan cahaya dalam air dan sifat optik yang wujud pada badan air. dan boleh berubah dengan perubahan dalam medan cahaya.

Rajah 3 Pengecilan panjang gelombang yang berbeza dalam spektrum yang boleh dilihat di bawah kualiti air yang berbeza

Kesan linear air pada cahaya merujuk kepada penyerapan, penyerakan dan pembiasan cahaya semasa penghantarannya di kawasan berkaitan air. "Matahari terbenam merebak di atas air, separuh daripada sungai berdesir dan separuh daripada sungai berwarna merah" jelas menerangkan bahawa cahaya akan bertaburan dan dibiaskan apabila ia memasuki badan air, dan mencerminkan ciri-ciri penyebaran cahaya.

Kesan bukan linear air pada cahaya merujuk kepada interaksi bahan antara cahaya dan air Apabila keamatan cahaya kurang daripada ambang pecahan dalam air, interaksi antara cahaya dan air akan Proses tak linear seperti serakan Raman yang dirangsang, serakan getaran dan serakan Brillouin dihasilkan. Apabila keamatan cahaya melebihi ambang pecahan badan air, pengujaan berbilang foton, penyerapan Bremsstrahlung terbalik dan pengionan runtuhan salji perlanggaran elektron akan menyebabkan badan air rosak dan menghasilkan sinaran plasma. Mengkaji proses tak linear dalam mekanisme interaksi bahan antara laser dan air adalah sangat penting dalam bidang industri laser seperti pemotongan laser bawah air, kimpalan, dan pelapisan, dan dalam bidang perubatan klinikal laser.

3 Wade pemerolehan maklumat optik

Maklumat boleh mencerminkan ciri dan intipati benda dalam alam semula jadi, dan manusia boleh memperoleh dan mengenal pasti perbezaan dalam maklumat alam semula jadi untuk memahami dan mengubah dunia. Pemerolehan data optik rendam terutamanya mengukur dan menghuraikan bahan dan parameter fizikalnya dengan tepat dalam persekitaran rendam, yang merupakan cara yang berkesan untuk memahami persekitaran rendam. Pada masa ini, cara utama untuk mendapatkan data optik berkaitan air termasuk teknologi penderiaan optik, teknologi pengukuran spektrum dan teknologi pengesanan pengimejan optik.

3.1 Teknologi penderiaan optik

Teknologi penderiaan optik adalah berdasarkan prinsip optik, pengesanan maklumat alam sekitar melalui teknologi optik, dan kemudian mengumpul dan menganalisisnya secara digital melalui sistem pemerolehan data Pelarasan terutamanya termasuk teknologi penderiaan jauh optik dan teknologi penderiaan in-situ optik.

3.2 Teknologi pengukuran spektrum

Spektrum boleh digunakan untuk mengkaji dan mengenal pasti struktur, komposisi dan keadaan bahan air dan air telah meningkatkan ketepatan dengan ketara pengukuran yang berkaitan dengan air.

1) Teknologi pecahan spektrum akibat laser

Teknologi pecahan spektrum akibat laser ialah teknologi spektroskopi berdasarkan tindakan laser ke atas jirim untuk menjana plasma sementara, dan menganalisis sampel berdasarkan spektrum pelepasan ciri atom dan ion dalam plasma yang boleh dicapai Pengesanan bahan in-situ, masa nyata, berterusan, tanpa sentuhan.

2) Teknologi spektroskopi Laser Raman

Teknologi spektroskopi Laser Raman ialah in-situ, masa nyata, Teknologi sensor optik pengesanan serentak berbilang bahan yang tidak merosakkan mempunyai keupayaan untuk mengesan secara kuantitatif komposisi objek sasaran dalam persekitaran yang berkaitan dengan air, dan boleh merealisasikan pemantauan in-situ jangka panjang kepekatan ion asid dalam air laut memahami kawasan aktiviti hidroterma dasar laut, kawasan sumber gempa bumi, dan sedimen Dasar Laut akan menjadi sangat penting.

3.3 Teknologi pengesanan pengimejan optik

Teknologi pengesanan pengimejan optik mengharungi ialah teknologi pengesanan paling intuitif yang mencerminkan persekitaran air dalam pemerolehan data optik. Peleraian rendah pengimejan akustik dalam air, pemerolehan dan kelajuan pemprosesan yang perlahan, dan ketidakupayaan untuk melakukan pengimejan beresolusi tinggi dalam masa nyata telah menyekat kemajuannya dalam pengimejan dalam air. Teknologi pengimejan optik bawah air boleh menggunakan peralatan pengimejan visual untuk mendapatkan maklumat imej atau video secara langsung untuk mencapai pengumpulan dan analisis sasaran bawah air.

1. Teknologi pengimejan gating jarak

Prinsip kerja teknologi pengimejan gating jarak mengharungi adalah untuk meluangkan masa Kawalan untuk mengeluarkan bunyi latar belakang yang diperkenalkan oleh cahaya bertaburan yang tidak mengandungi isyarat sasaran, dan memastikan bahawa lampu isyarat yang dipantulkan oleh sasaran tiba tepat dalam masa kerja gating. Pasukan Li Xuelong membangunkan prototaip pengimejan berpagar jarak berdasarkan prinsip ini, mencapai pengimejan dengan 6 kali jarak pengecilan.

2. Teknologi pengimejan polarisasi

Teknologi pengimejan polarisasi berkaitan air membandingkan perbezaan dalam maklumat polarisasi cahaya yang tersebar bidang dan keunikan, menganalisis trend perubahan ciri-ciri polarisasi sasaran dan latar belakang dalam imej, dan menyongsangkan perubahan intensiti cahaya maklumat sasaran dan cahaya berselerak latar belakang, yang boleh menekan cahaya berselerak belakang secara berkesan dan mencapai berkaitan air yang jelas. pengimejan optik.

3. Teknologi pengimejan modulasi pembawa

Teknologi pengimejan modulasi pembawa menggunakan isyarat subcarrier gelombang mikro frekuensi tinggi kepada laser Nadi cahaya yang dipancarkan dimodulasi, dan selepas diserakkan ke belakang oleh badan air, cahaya yang tersebar ditapis keluar pada hujung penerima melalui penapis laluan jalur dengan frekuensi modulasi sebagai frekuensi tengah, dengan itu menekan komponen frekuensi rendah yang tersebar. Pasukan Li Xuelong membangunkan laser termodulat frekuensi gelombang mikro bertenaga tinggi dan bekerjasama dalam pembangunan sistem lidar termodulat frekuensi gelombang mikro, yang mempunyai keupayaan untuk meningkatkan nisbah isyarat kepada bunyi dan meningkatkan julat pengesanan bawah air dengan berkesan masalah taburan belakang dan capai Interaksi pintar antara persekitaran dan peranti meningkatkan jarak pengesanan bawah air.

4. Teknologi pengimejan korelasi

Pengimejan korelasi ialah kaedah yang menggunakan koheren tertib kedua cahaya bidang untuk mencapai teknologi Pengimejan, sebagai teknologi pengimejan bukan tempatan, menggunakan pengesan keamatan piksel tunggal untuk mengumpul isyarat keamatan cahaya sasaran dan membina semula imej digabungkan dengan medan cahaya yang diunjurkan Pada masa yang sama, kaedah pengimejan ini boleh menggabungkan model persekitaran dan rangkaian neural pembelajaran mendalam ke dalam algoritma pengimejan Ia boleh merealisasikan pengimejan pengiraan pintar di bawah keadaan cahaya malap dan menyelesaikan masalah keupayaan anti-gangguan yang lemah pengimejan bawah air tradisional. Pasukan Li Xuelong membangunkan sistem pengimejan korelasi bawah air, dan digabungkan dengan algoritma saintifik pintar, telah mencapai pembinaan semula imej definisi tinggi di bawah kekeruhan yang berbeza.

Rajah 4 Gambarajah skematik pengimejan berkaitan air

5 . dalam tertentu Jika asas transformasi adalah jarang, proses mampatan dan proses pensampelan boleh diselesaikan secara serentak, dan pengekstrakan maklumat boleh diselesaikan semasa proses pensampelan.

Rajah 5 Ungkapan matematik penderiaan termampat

Pasukan Li Xuelong mengkaji kaedah pengimejan mikroskopi pengiraan pantas berdasarkan pembelajaran mendalam digunakan untuk mengurangkan jumlah pengumpulan data pengimejan mikroskop optik, dan penderiaan termampat digunakan untuk meningkatkan resolusi dan isyarat kepada-. nisbah hingar pengimejan mikroskop optik Kemudian, menggunakan mod pembinaan semula pengiraan, kita boleh mendapatkan maklumat penyelesaian masa altitud tinggi berbilang dimensi yang tidak boleh atau sukar diperoleh secara langsung dengan teknik mikroskop tradisional. Teknologi pembelajaran mendalam yang diwakili oleh pemacu data dan teknologi penderiaan termampat yang diwakili oleh pemacu model fizikal telah meningkatkan ketidakpastian proses fizikal pengimejan sebenar dan kerumitan menyelesaikan masalah songsang berdimensi tinggi yang tidak bersyarat.

6. Teknologi pengimejan spektrum

Teknologi pengimejan spektrum menggabungkan pengukuran spektrum dengan teknologi pengimejan untuk mencipta imej Setiap piksel boleh mengekstrak ciri spektrum berbilang saluran, dengan itu mencapai titik berbilang ruang, pengukuran ketepatan berbilang saluran dan pengiktirafan berbilang modal. Berdasarkan teknologi seperti spektrum luas, skor tinggi dan syot kilat, pasukan Li Xuelong mencadangkan teknologi utama seperti spektrum halus berterusan pembezaan luas spektrum, pembetulan aktif rujukan dan ramalan tak linear, yang mengubah status quo menggunakan analisis kimia sebagai standard tunggal dan menyediakan penyelesaian baharu untuk analisis kualiti air laut yang kompleks Ia menyediakan standard baharu dan merupakan yang pertama seumpamanya di dunia.

4 Penghantaran maklumat optik mengharungi air

Selepas peralatan optik mengharungi melengkapkan pengumpulan maklumat, ia perlu menghantar maklumat masa nyata ke belakang- tamat untuk diproses. Keseluruhan proses merangkumi dua teknologi utama: komunikasi optik tanpa wayar bawah air dan pemprosesan maklumat imej optikal. Komunikasi Optik Tanpa Wayar Dalam Air (UWOC) menggunakan pancaran cahaya sebagai pembawa maklumat untuk merealisasikan penghantaran masa nyata sejumlah besar maklumat seperti imej dan video di bawah air. Berbanding dengan komunikasi akustik dalam air dan komunikasi gelombang elektromagnet dalam air, sistem UWOC mempunyai saiz yang lebih kecil, kos reka bentuk yang lebih rendah dan penyembunyian yang lebih kukuh. Dengan bantuan teknologi UWOC, rangkaian komunikasi semua optik yang menyepadukan udara, angkasa, darat dan laut boleh dibina, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.

Rajah 6 Udara, angkasa lepas, darat dan laut rangkaian komunikasi optik bersepadu

Pada masa ini, arahan penyelidikan utama UWOC termasuk reka bentuk peranti transceiver isyarat bawah air, pemodelan saluran bawah air dan modulasi dan penyahmodulasi isyarat saluran bawah air. Walau bagaimanapun, UWOC tidak boleh digunakan dalam jarak jauh sebenar, pergolakan kuat dan proses komunikasi wayarles berkadar tinggi. Pada masa hadapan, teknologi seperti modulasi dan demodulasi isyarat, pampasan pergolakan, dan penjejakan dan sasaran yang stabil yang diperkasakan oleh sains pintar akan memainkan peranan yang amat diperlukan dalam sistem komunikasi optik bawah air. Di samping itu, pada masa hadapan, komunikasi optik bawah air juga boleh digabungkan dengan komunikasi akustik bawah air, komunikasi gelombang elektromagnet bawah air dan kaedah lain untuk mengatasi kelemahan teknologi sedia ada seperti jarak komunikasi yang singkat dan kestabilan yang lemah, dan akhirnya meningkatkan rantaian komunikasi dalam kompleks. senario penghantaran optik bawah air keberkesanan dan kebolehpercayaan jalan.

5 Pemprosesan maklumat optik yang mengharungi

Imej optik yang mengharungi ialah pembawa maklumat penting untuk pengesanan maklumat optik air dan mengandungi sejumlah besar maklumat, bagaimana untuk memproses imej optik dengan bijak, memulihkan, meningkatkan dan mengekstrak maklumat yang berkesan dalam imej dengan cepat dan tepat adalah tumpuan pemprosesan maklumat imej optik berkaitan air. Pemprosesan maklumat imej optik berkaitan air mempunyai nilai aplikasi penting dalam pengesanan dan pengenalpastian sasaran lemah dan gelap yang berkaitan dengan air, keselamatan dalam air, pemantauan ekologi berkaitan air, pengesanan peralatan berkaitan air dan peninjauan tentera berkaitan air.

5.1 Teknologi pemulihan dan peningkatan imej berkaitan air

Pemulihan imej berkaitan air bermula daripada prinsip pengimejan optik berkaitan air, mula-mula mewujudkan model degradasi air -imej yang berkaitan, dan kemudian melalui Ia menggunakan maklumat eksperimen dan andaian premis untuk menganggarkan faktor gangguan yang mempengaruhi kejelasan imej, dan menggunakan proses degradasi penyongsangan untuk menghapuskan kesan faktor gangguan, dengan itu meningkatkan kejelasan imej.

Rajah 7 Teknologi pemulihan imej rendam

Peningkatan imej rendam ialah sejenis peningkatan imej yang berubah imej Kaedah model bukan fizikal yang meningkatkan kualiti visual dan kontras dengan menggunakan nilai piksel.

5.2 Penilaian kualiti imej berkaitan air

Rajah 8 Teknologi peningkatan imej berkaitan air

Penilaian kualiti imej berkaitan air ialah standard penilaian kualiti imej yang komprehensif untuk mekanisme degradasi imej bawah air . Pada masa ini, kaedah penilaian kualiti imej dalam air biasanya mengira markah berwajaran dari beberapa sudut ukuran, dan pemberat selalunya ditentukan oleh pengalaman. Oleh itu, skor penilaian kualiti imej dalam air selalunya jauh daripada perasaan subjektif manusia Dari perspektif ketonjolan visual, psikologi kognitif, dan pengukuran maklumat, adalah perlu untuk membina kualiti imej bawah air yang lebih sesuai dengan penilaian subjektif manusia kaedah adalah hala tuju penyelidikan yang patut diterokai pada masa hadapan.

5.3 Pengiraan kognitif persekitaran harungan

Rajah 9 Pengecaman modal pelbagai pengesanan Kognitif pengkomputeran

Pengkomputeran kognitif persekitaran harungan menyediakan asas yang baik untuk pembangunan dan penggunaan sumber air harungan Ia merupakan alat penting untuk mendedahkan kepelbagaian biodiversiti harungan dan meneroka di bawah air topografi dan sumber mineral Salah satu teknologi utama sumber.

6 Senario aplikasi optik air: Keselamatan bawah air

Didorong oleh situasi antarabangsa dan keperluan negara, Vicinagearth Security , VS) wujud. Keselamatan di tapak merujuk kepada sistem teknologi terpelbagai, merentas domain, tiga dimensi, kolaboratif dan pintar yang memenuhi keperluan pertahanan, perlindungan, pengeluaran, keselamatan dan penyelamatan dalam ruang berhampiran tanah. Senario aplikasi khusus termasuk keselamatan altitud rendah, keselamatan dalam air dan keselamatan merentas domain. Keselamatan bawah air adalah salah satu teras keselamatan tempatan Ia terutamanya meliputi keselamatan negara dan pertahanan dalam ruang bawah laut, termasuk pemantauan dasar laut, pengesanan, komunikasi, penyembunyian, bimbingan, dan lain-lain, dan meliputi pengeluaran perindustrian, ekonomi sosial, dan penyelidikan saintifik , pengeluaran, keselamatan, dan penyelamatan dalam pendidikan dan aspek-aspek lain adalah amat penting kepada keselamatan pertahanan negara, kestabilan sosial dan pembangunan ekonomi.

Rajah 10 Skop ruang keselamatan berasaskan darat

6.1 Persekitaran berkaitan air dan pemantauan sumber

(1) Rangkaian Pemerhatian Dasar Laut

Sistem cerapan dasar laut meletakkan instrumen pemerhatian di dasar laut, dan instrumen lengkap pengesanan in-situ Dan menghantar data melalui rangkaian untuk mencapai pemerhatian sepanjang cuaca, komprehensif, jangka panjang, masa nyata Skop pemerhatian termasuk kedalaman bumi di bawah laut, antara muka dasar laut, badan air laut dan permukaan laut. Sistem cerapan dasar laut boleh menggunakan teknologi optik harungan untuk menjalankan pembangunan dan penyelidikan menyeluruh mengenai lautan Ia merupakan sistem cerapan sains bumi jenis ketiga yang diwujudkan oleh manusia di dasar laut selepas pemerhatian permukaan tanah dan laut serta penderiaan jauh bawaan udara pemahaman manusia tentang lautan.

Rajah 11 Rangkaian Pemerhatian Dasar Laut

(2) Kamera laut dalam

Untuk mendapatkan persekitaran dasar laut yang sebenar, dalam pembinaan keselamatan bawah air, kamera laut dalam sistem adalah penting. Kedalaman dan keluasan penerokaan laut dalam mewakili tahap pembangunan saintifik dan teknologi negara serta kekuatan pertahanan negara. Sebagai teknologi pemerolehan data visual optik, kamera laut dalam boleh dipasang secara meluas pada kenderaan laut dalam seperti kapal selam berawak, robot bawah air dan pendarat dengan berkesan meluaskan julat pengesanan dan volum maklumat, dan mengelakkan rasa malu "lelaki buta dan gajah" dalam penerokaan laut dalam. Ia adalah kunci kepada penerokaan laut dalam. Ia adalah cara yang diperlukan untuk ukur sumber, pembangunan mineral laut dalam, pemerhatian ekologi marin dan pemerhatian aktiviti biologi dan kimia laut dalam.

Rajah 12 Kamera laut dalam (a) murid laut, (b) kamera panoramik laut dalam, (c) bawah air yang ditangkap oleh dalam kamera laut 8152 meter lionfish makan

Pasukan Li Xuelong membangunkan kamera definisi tinggi dalam lautan penuh pertama di negara saya "Haitu". Anugerah Kemajuan Sains dan Teknologi Persatuan Kejuruteraan Optik Cina pada tahun 2019. Ia menyelesaikan masalah mendapatkan data visual definisi tinggi dalam persekitaran tekanan tinggi laut dalam, dan menembusi teknologi utama seperti pengedap kabin kering dalam laut penuh, pembetulan penyimpangan optik bawah air, pemulihan warna dan peningkatan imej bawah air.

Kamera ini sesuai untuk kedalaman air dari 0 hingga 11,000 meter, dengan medan pandangan bawah air 60°, resolusi 1920×1080, dan berat bawah air 10kg petunjuk teknikal yang berkaitan telah mencapai tahap lanjutan antarabangsa.

Pada Mac 2017, kamera definisi tinggi kedalaman lautan penuh "Haitui" mengikuti "Penemuan 1" untuk menyelesaikan misi penyelidikan saintifik Palung Mariana Sebagai kamera utama, ia telah digunakan empat kali Ia menyelam hingga kedalaman 7,000 meter, dan menyelam hingga kedalaman 10,000 meter tiga kali, dengan kedalaman maksimum 10,909 meter Sejumlah 12 jam video definisi tinggi telah dikumpulkan pertama kali dalam sejarah penyelidikan saintifik laut dalam negara saya telah menyelesaikan pemerolehan video definisi tinggi seluruh kedalaman lautan Buat pertama kalinya, seekor ikan singa pada kedalaman 8,152 meter telah direkodkan, iaitu kedalaman maksimum. di mana ikan diperhatikan untuk hidup di peringkat antarabangsa pada masa itu Ia menyediakan data asal yang penting untuk penyelidikan pelbagai disiplin tentang kehidupan marin dan lautan fizikal di jurang Mariana Trench.

Kamera definisi tinggi kedalaman laut penuh "Sea Pupil II" yang dibangunkan kemudiannya digunakan untuk misi penyelidikan saintifik Mariana Trench sekali lagi pada September 2018 bersama-sama dengan pelayaran TS09 "Discovery 1" . Dalam tempoh tersebut, 10 penyelaman telah disiapkan, 4 daripadanya menyelam hingga kedalaman 10,000 meter video definisi tinggi yang berkesan telah dikumpulkan, dengan jumlah data sebanyak 233GB, dan banyak data cerapan laut yang berharga dalam bidang penyelidikan saintifik marin telah diisi.

Selain itu, pemantauan padang rumput marin, penerokaan minyak dan gas marin, pemantauan rangkaian paip harungan, fotovoltaik marin, dll. juga merupakan senario aplikasi yang penting.

6.2 Pengesanan dan Komunikasi Berkaitan Air

Lautan merupakan sumber strategik yang penting yang negara-negara di seluruh dunia menguasai secara komprehensif data asas perairan wilayah negara saya adalah asas untuk melindungi hak dan kepentingan maritim negara Pengawasan air sepanjang cuaca adalah cara pengawasan bawah air dan pertahanan keselamatan. Pembangunan teknologi pengesanan dan komunikasi berkaitan air akan membantu negara kita meningkatkan keupayaannya untuk menangani situasi yang kompleks dan meningkatkan keupayaannya untuk melindungi hak maritim. Pengesanan lidar bawah air, penyembunyian optik bawah air, anti-kapal selam dan antilombong laser, langkah balas fotoelektrik bawah air, komunikasi anti-kapal selam laser, bimbingan optik bawah air, dan penyelamatan keselamatan mengarungi adalah senario aplikasi utama.

6.3 Industri Laser Wading

Dalam keselamatan bawah air, terutamanya pembangunan dan pemanfaatan sungai, tasik, dan sumber marin tidak dapat dipisahkan daripada pembinaan pelbagai projek bawah air contoh, satu siri projek berkaitan air termasuk membina terminal pelabuhan, membaiki kapal, membina platform telaga minyak, meletakkan dan menyelenggara saluran paip, dsb. Dengan penyelidikan dan pembangunan peralatan kimpalan laser yang mendalam di pelbagai negara, laser berkuasa tinggi yang digunakan dalam kimpalan laser bawah air secara amnya telah muncul.

Selain itu, untuk memanjangkan hayat perkhidmatan komponen struktur industri dalam persekitaran air laut dan mengurangkan kos pembinaan, teknologi pembaikan in-situ bawah air biasanya digunakan untuk membaiki dan membaiki kerosakan dan penuaan. komponen struktur perindustrian. Teknologi pelapisan laser bawah air adalah penyelesaian yang berkesan dengan input haba yang boleh dikawal, kecekapan tinggi, kestabilan yang baik, sedikit pengaruh daripada tekanan air, pelbagai bahan kimpalan, input haba rendah, kelajuan penyejukan yang cepat, zon terjejas haba yang kecil, dan tekanan sisa yang rendah kelebihan lain.

7 Kesimpulan dan Tinjauan

Dengan peningkatan beransur-ansur sistem disiplin optik berkaitan air, keadaan dunia akan menghadapi titik perubahan yang besar , dan lautan telah menjadi Perjuangan negara untuk sumber strategik. Penambahbaikan teknologi pengesanan harungan akan membebaskan sumber marin dengan ketara, meningkatkan lagi produktiviti, pengeluaran manusia dan gaya hidup akan memasuki peringkat pembangunan baharu, dan pemerolehan bahan pengeluaran akan menghasilkan pembangunan transformatif.

Hidupan marin ialah sinki karbon dan agregat karbon yang amat penting di bumi Memandangkan skala pembinaan marin terus berkembang dan tahap teknologi terus bertambah baik, kapasiti ekologi negara kita. kawasan laut akan terus meningkat Di satu pihak, ia boleh memperoleh sejumlah besar bahan pengeluaran dan bahan hidup, yang memberikan jaminan penting untuk pembangunan negara kita yang mampan dan stabil. Sebaliknya, peranan sinki karbon dan pemindahan karbon semakin kuat dan kuat, dan sumbangannya kepada "neutraliti karbon" dan "puncak karbon" negara saya akan menjadi semakin jelas.

Dengan penambahbaikan berterusan teknologi berkaitan untuk mengarungi optik, mengurus lautan memerlukan sokongan teknologi maklumat berkaitan seperti Internet Perkara dan pengkomputeran kognitif pelbagai mod Teknologi Internet Perkara menyediakan maklumat penting untuk pemerolehan dan penghantaran data optik mengharungi cara teknikal dan pengkomputeran kognitif pelbagai mod menyediakan sokongan yang kuat untuk pemprosesan pintar maklumat optik berkaitan air yang komprehensif dan cekap, merealisasikan perlombongan data besar optik berkaitan air, penghantaran maklumat yang cekap dan pemprosesan isyarat pintar. , dan menambah baik pemformatan teknologi berkaitan dalam bidang berkaitan air dan perisikan untuk menyediakan sokongan teknikal yang boleh dipercayai untuk pembinaan kuasa maritim.

Atas ialah kandungan terperinci Halangan yang tidak dapat diatasi dalam penyelidikan kecerdasan visual bawah air: optik mengharungi. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!