SUBVIS
Motivation
Ausgeprägte Trübungen in Küstengewässern, wie sie z.B. in der Nord- und Ostsee vorkommen, erschweren optische Inspektionsaufgaben. Insbesondere die Identifikation und Statusbeurteilung von versenkter Munition, Wracks, Offshore-Strukturen und Kaimauern stellen eine große Herausforderung dar. Beim Einsatz von Robotern (ROVs) oder Tauchern unter Strömungseinfluss ist zudem eine hohe Sichtweite wünschenswert, um eine Statusbeurteilung aus sicherem Abstand vornehmen zu können (Kollisionsvermeidung). Sobald wenig Umgebungslicht verfügbar ist (z.B. Nachteinsätze, große Tiefen oder starke Trübungen) und künstliche Lichtquellen zur Beleuchtung eingesetzt werden müssen, kommt es jedoch zu Überstrahlungen durch Rückstreuung an Partikeln im Wasser (siehe Abb. 1). Des Weiteren sorgen Vorwärts-Streueffekte für eine Unschärfe (Blurring) im Bild.
Ziele und Vorgehen
Neben akustischen Sonarsystemen bieten spezielle aktive optische Messmethoden Lösungsansätze zur Sichtverbesserung durch trübe Gewässer. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines Gated-Viewing Sensors, welcher durch Zeitsynchronisation von Nanosekunden-Lichtpulsen mit einer verzögerten Belichtung des Kamera-Sensors effektiv Rückstreuung unterdrückt. Das anvisierte System ist jedoch weiterhin anfällig für Blurring durch Vorwärtsstreuung. Hierzu sollen u.a. Methoden zur Abschätzung der Point Spread Function (PSF) entwickelt werden, welche in der Bildprozessierung zur Rekonstruktion eines geschärften Bildes durch Dekonvolution genutzt werden kann. Unterstützend werden optische Gewässerparameter wie spektrale Transmission und Lichtverfügbarkeit in Küstenregionen erhoben und ausgewertet.
Innovationen und Perspektiven
Durch die Entwicklung einer flächigen LED-Beleuchtung werden eine inhärente Augensicherheit (wichtig z.B. beim Einsatz durch Taucher), sowie eine verbesserte Robustheit gegenüber großen Partikeln unmittelbar vor der Beleuchtungseinheit adressiert. Die Reduktion der Bildverschmierung durch Vorwärtsstreuung wird durch einen multispektralen Ansatz angestrebt, welcher vor allem den Vorteil bietet, die Schärfung auf Basis der Sichtbedingungen entlang des gesamten optischen Pfads durchzuführen.
Publikationen
J. Schmidt, E. Peters, M. Stephan and O. Zielinski, "Feasibility study on LED-based underwater gated-viewing for inspection tasks," OCEANS 2022, Hampton Roads, Hampton Roads, VA, USA, 2022, pp. 1-8, doi: 10.1109/OCEANS47191.2022.9977303
Projektlaufzeit:
01.07.2019 - 31.12.2023