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(cè)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(huì)探測(cè)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(mèng)想的教授。為市民揭開(kāi)技術(shù)的神秘面紗。

 

　　它眼神好，能看清艦船上毫米級(jí)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(guó)爭(zhēng)先開(kāi)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(lèi)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(jí)。

 

　　“高精度水下三維重建是最重要的水下探測(cè)技術(shù)。”17日，中國(guó)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(cè)分析系統(tǒng)”能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)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(jí)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(jí)的裂縫。”他告訴記者，通過(guò)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(guò)一系列的操作和分析，能看清毫米級(jí)的裂縫等，對(duì)樁柱、管線等水下結(jié)構(gòu)物的表面缺陷、腐蝕狀況檢測(cè)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(jué)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(yú)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(shuō)，通過(guò)技術(shù)探測(cè)，能夠?yàn)楹?、鮑魚(yú)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(cè)。先通過(guò)聲吶技術(shù)遠(yuǎn)距離探測(cè)出海參等的生存環(huán)境，熟悉海底環(huán)境的大致?tīng)顩r。隨著距離的不斷靠近，在合適的距離時(shí)機(jī)器人會(huì)打開(kāi)燈光，設(shè)備的攝像頭會(huì)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(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，通過(guò)檢測(cè)和分析，能“看清”毫米級(jí)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(lái)。”董軍宇說(shuō)，通過(guò)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(cè)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(zhǎng)具有直接的關(guān)系。”

 

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

 

　　它很聰明，接到任務(wù)后會(huì)自動(dòng)去工作

 

　　“通過(guò)技術(shù)主要輸出三維表面高度及彩色反照率圖，檢測(cè)精度達(dá)到毫米級(jí)。”董軍宇解釋說(shuō)，從專(zhuān)業(yè)角度來(lái)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(duì)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(duì)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(cè)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(huì)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(shuō)，該技術(shù)填補(bǔ)了高精度三維立體探測(cè)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(cè)技術(shù)及應(yīng)用上達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先地位。這就象征著通過(guò)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(cè)，技術(shù)的應(yīng)用會(huì)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。“預(yù)計(jì)投放初期市場(chǎng)，規(guī)模可達(dá)到每年150～200套，加上對(duì)外出租設(shè)備收入，產(chǎn)值在4500～6000萬(wàn)元，預(yù)計(jì)年利潤(rùn)可達(dá)1500～2000萬(wàn)。”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(jué)等相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，使我國(guó)在軍事國(guó)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)。