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Underwater Time Of Flight Image Acquisition system

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Una nueva cámara de inspección subacuática utiliza tecnología de tiempo de vuelo tridimensional

Cuando se trata de la vigilancia subacuática, existe una brecha entre el vídeo convencional de corto alcance y alta resolución y los sistemas de sonar de largo alcance y baja resolución. Para cerrarla, UTOFIA ha desarrollado un sistema subacuático compacto y rentable.

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Las partículas suspendidas en el agua pueden dar lugar a ambientes turbios, y al tener una apariencia opaca, afectan a la visibilidad. La niebla es un ejemplo familiar de este fenómeno, en la que pequeñas gotas de agua presentes en el aire dificultan la visibilidad tanto para los seres humanos como para los sistemas de obtención de imágenes. Cuando se conduce con niebla, los faros encendidos ciegan a los conductores y se crea un efecto de «resplandor» en el que la niebla refleja las luces delanteras, lo que se conoce como retrodispersión. El proyecto financiado con fondos europeos UTOFIA (Underwater Time Of Flight Image Acquisition system) abordó este problema de imagen a través de la emisión de pulsos de luz muy cortos, cronometrados para que coincidan con el obturador de una cámara, en lugar de un flujo continuo de luz (como en el caso de los faros de un coche). UTOFIA desarrolló prototipos para un sistema de inspección submarina comercial utilizando tecnología 3D de «tiempo de vuelo» que tiene interés para las ciencias marinas, la vigilancia ambiental del sector público, la evaluación de poblaciones de peces y acuicultura comerciales y las tecnologías submarinas, como la cartografía de los fondos marinos. A largo plazo, los sistemas podrían ayudar al funcionamiento autónomo de los vehículos submarinos. Mejoras generacionales El coordinador del proyecto, Jens Thielemann, explica los principios de la tecnología de UTOFIA: «Mientras la luz viaja a una velocidad constante, la luz reflejada por las partículas turbias del entorno vuelve a la cámara antes que la luz reflejada por los objetos en observación. Cerrar el obturador cuando la luz llega de la oscuridad, mientras se abre para la llegada de la luz de los objetos, elimina o reduce la retrodispersión en la imagen». Con este principio, el equipo paneuropeo construyó su sistema de obtención de imágenes tres veces y cada vez, basándose en lo que se había aprendido sobre las características físicas de los componentes de los sistemas, el equipo perfeccionó su metodología de tiempo de vuelo, desarrollando una comprensión más detallada de cómo funcionan las tecnologías de estado sólido cuando se exponen a eventos con una duración de nanosegundos. Estos esfuerzos dieron como resultado que el tamaño del sistema se redujera en un factor de seis. Además, la potencia del láser se multiplicó por cuatro y la precisión de la representación 3D se multiplicó por diez respecto al original. Dado que existe una amplia gama de posibles aplicaciones, la tecnología se ha probado en una serie de situaciones hipotéticas. Por ejemplo, en España se utilizó la cámara para estimar la biomasa para la industria de la acuicultura, y el equipo quedó satisfecho tanto con los datos en 3D como con las imágenes resultantes. Igual de prometedoras fueron las pruebas iniciales de los sistemas de navegación subacuática de corto alcance para vehículos submarinos autónomos y teledirigidos, una vía con mucho potencial. Las imágenes de calidad de los fondos marinos podrían utilizarse, por ejemplo, tanto para la evaluación cuantitativa de los residuos y la contaminación (útil para la formulación y la aplicación de políticas), como también como aportación para los trabajos de limpieza. Quizás el mayor potencial radica en el seguimiento automático, la evaluación cuantitativa y la caracterización (tamaño, especies y comportamiento) de la vida marina. No hay que perderlo de vista Actualmente, el equipo trabaja en la comercialización de la tecnología a través de uno de los socios del proyecto, Subsea Tech, y prevé realizar sus primeras ventas este año. «Antes de UTOFIA, no existía una tecnología 3D en tiempo real de campo completo con un alcance de varios metros. Los métodos anteriores no podían proporcionar una imagen completa (una sola línea escaneada) o solo podían proporcionar una imagen incompleta con un rango de visión 3D limitado (estéreo). UTOFIA es también el primer sistema en crear una ventana telemétrica usando un sensor semiconductor metal-óxido complementario (CMOS, por sus siglas en inglés), lo que lo hace mucho más rentable», señala Thielemann. Para llevar la tecnología al próximo nivel, se seguirán desarrollando los algoritmos de procesamiento de imágenes para el seguimiento de la acuicultura y la pesca. Con este fin, el equipo ha conseguido financiación para dos proyectos de seguimiento: SMARTFISH y BIOSYS. Incluso se habla de llevar la tecnología al espacio exterior.

Palabras clave

UTOFIA, turbio, cámara, subacuático, vigilancia, 3D, obtención de imágenes, submarino, marino, acuicultura, autónomo

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