水下機(jī)器人廣泛應(yīng)用于海洋石油、漁業(yè)、海上救助等各個(gè)海洋領(lǐng)域，給水下機(jī)器人裝上能高精度三維實(shí)時(shí)監(jiān)測分析的“眼睛”，讓水下世界三維呈現(xiàn)。這是海大一位42歲教授所帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出的科技項(xiàng)目，如何給水下機(jī)器人安上會探測的“三維眼”？技術(shù)又是怎樣讓水下世界高清晰三維成像的？3月17日，記者采訪了這位癡迷海洋有著偉大海洋夢想的教授。為市民揭開技術(shù)的神秘面紗。

它眼神好，能看清艦船上毫米級裂縫

海底世界一片漆黑，卻充滿未知的奇妙。豐富的海洋資源也成為了各國爭先開發(fā)的焦點(diǎn)。不管海洋資源多么豐富，不管海底世界多么奇妙，都要有“眼睛”去探索發(fā)現(xiàn)它。水下機(jī)器人代替人類潛入水下，一探海底究竟。島城的科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)出的項(xiàng)目，可以讓水下機(jī)器人變身“火眼金睛”，讓水下世界三維成像，清晰度達(dá)到毫米級。

“高精度水下三維重建是最重要的水下探測技術(shù)。”17日，中國海洋大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院計(jì)算機(jī)系主任、教授董軍宇告訴記者，他所負(fù)責(zé)的科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)出的“水下高精度三維實(shí)時(shí)檢測分析系統(tǒng)”能夠?qū)崿F(xiàn)對水下世界的三維成像和分析，能廣泛應(yīng)用于軍事、海洋工程、海水養(yǎng)殖等方面。

董軍宇告訴記者，他們的技術(shù)的先進(jìn)性在于兩個(gè)地方，一是達(dá)到毫米級的高精度，二是三維成像。“海洋石油領(lǐng)域上，深入海底的樁柱、管線等很容易腐蝕，用上我們的技術(shù)可以看清毫米級的裂縫。”他告訴記者，通過給水下機(jī)器人安裝他們研發(fā)的系統(tǒng)設(shè)備，水下機(jī)器人經(jīng)過一系列的操作和分析，能看清毫米級的裂縫等，對樁柱、管線等水下結(jié)構(gòu)物的表面缺陷、腐蝕狀況檢測分析，以確保安全生產(chǎn)及降低成本。“軍艦上有個(gè)裂縫的話是很可怕的事情，用上這個(gè)"三維眼"，能清晰呈現(xiàn)出潛在危險(xiǎn)。還可廣泛用于港口碼頭、艦船外殼等表面的水下高精度視覺檢查、以排除炸彈及其他潛在威脅，在軍事及反恐領(lǐng)域具有重要的作用。”

它本領(lǐng)多，能觀察海參鮑魚生活情況

用上這個(gè)技術(shù)是怎樣讓海底世界呈現(xiàn)三維立體圖像的？董軍宇向記者詳細(xì)解釋了工作原理和流程。“我以海水養(yǎng)殖的項(xiàng)目為例，給你解釋一下工作流程。”他說，通過技術(shù)探測，能夠?yàn)楹?、鮑魚等高附加值海水養(yǎng)殖提供生存環(huán)境等詳細(xì)信息。

先為水下機(jī)器人裝上董軍宇團(tuán)隊(duì)所研發(fā)的技術(shù)設(shè)備，然后讓水下機(jī)器人下水探測。先通過聲吶技術(shù)遠(yuǎn)距離探測出海參等的生存環(huán)境，熟悉海底環(huán)境的大致狀況。隨著距離的不斷靠近，在合適的距離時(shí)機(jī)器人會打開燈光，設(shè)備的攝像頭會拍攝到環(huán)境的大體情況，再次形成一個(gè)狀況的分析。隨著再次靠近，到達(dá)一定距離后，設(shè)備的高分辨率系統(tǒng)會自動(dòng)啟動(dòng)，通過檢測和分析，能“看清”毫米級的海參生存環(huán)境。

“海底表面的粗糙度情況能清晰地得知，甚至表面石頭的光滑與粗糙程度也能分析出來。”董軍宇說，通過分析形成的三維圖像是彩色的，水上養(yǎng)殖人員能很輕松觀測養(yǎng)殖環(huán)境，做出分析。“海洋生物學(xué)的研究表明，海底地表的幾何及三維紋理特征與生物的棲息、生長具有直接的關(guān)系。”

董軍宇表示，拿水下三維表面缺陷檢測而言，就能體現(xiàn)出技術(shù)應(yīng)用市場的廣泛性。“可用于水下工程中的樁柱表面損壞狀態(tài)評估；水下金屬結(jié)構(gòu)物表面的腐蝕的檢測、銹蝕檢測、焊縫的檢測；結(jié)構(gòu)物表面的撞擊痕跡、扭曲、彎曲、凹凸變形等檢測；底棲生物養(yǎng)殖的海底表面粗糙度評價(jià)等。”

它很聰明，接到任務(wù)后會自動(dòng)去工作

“通過技術(shù)主要輸出三維表面高度及彩色反照率圖，檢測精度達(dá)到毫米級。”董軍宇解釋說，從專業(yè)角度來講，該技術(shù)研發(fā)的內(nèi)容主要涉及五個(gè)方面。

這五個(gè)方面分別是：1、基于水下結(jié)構(gòu)光和光度立體學(xué)的光學(xué)成像系統(tǒng)及同步控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；2、高精度結(jié)構(gòu)光特征點(diǎn)提取，以及對結(jié)構(gòu)光特征點(diǎn)進(jìn)行高精度空間幾何重建；3、基于光度立體學(xué)的水下吸收、散射系數(shù)及三維物體表面梯度、反照率最優(yōu)化求解；4、基于水下光度立體理論及結(jié)構(gòu)光獲取的表面特征點(diǎn)，對水下目標(biāo)進(jìn)行三維表面高精度高度重建；5、水下高精度三維光學(xué)虛擬展示及檢測分析。

“這一系列內(nèi)容都是設(shè)備自我完成的，給設(shè)備一個(gè)特定任務(wù)，設(shè)備就會下潛到一定海底位置，進(jìn)行定量分析，自動(dòng)工作，建構(gòu)出三維立體的圖形。”董軍宇說，該技術(shù)填補(bǔ)了高精度三維立體探測海底世界的空缺，在水下目標(biāo)表面高精度三維實(shí)時(shí)檢測技術(shù)及應(yīng)用上達(dá)到國際領(lǐng)先地位。這就象征著通過該技術(shù)能把海底世界高清晰“繪制”出三維圖像，了解海底的環(huán)境。

記者了解到，該技術(shù)已經(jīng)處在中試階段，而據(jù)董軍宇預(yù)測，技術(shù)的應(yīng)用會帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。“預(yù)計(jì)投放初期市場，規(guī)模可達(dá)到每年150～200套，加上對外出租設(shè)備收入，產(chǎn)值在4500～6000萬元，預(yù)計(jì)年利潤可達(dá)1500～2000萬。”董軍宇表示，除此之外，系統(tǒng)的研制成功，能帶動(dòng)水下三維成像、水下機(jī)器人視覺等相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，使我國在軍事國防、科學(xué)研究、海洋經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域掌握技術(shù)主動(dòng)權(quán)。

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