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最新水下激光雷达技术,助力探测海底毁灭者战斗机残骸

2019-04-17 09:55
来源: 微迷网

据麦姆斯咨询报道,全球水下激光雷达技术和3D数据解决方案专家3D at Depth公司展示了一项成功的水下测量创新技术,该技术将摄影测量与水下激光雷达(SL)技术相结合,可创建精密、精确的逆向工程3D模型。2018年10月,3D at Depth公司与非营利组织航空海洋遗产基金会合作一项探险项目,在此期间开发了这项技术,用于探测幸存于马绍尔群岛共和国(The Republic of Marshall Island,简称RMI)贾卢伊特泻湖湖底罕见的且具有历史意义的美国海军道格拉斯TBD-1毁灭者战斗机的大部分残骸。当时建造的129架毁灭者战斗机不是在战斗中损毁,就是在操作事故中坠毁,要么就是在第二次世界大战结束前被全部报废。作为“毁灭者项目”的一部分,此次探险的目的就是要捕捉精确、可重复的毫米级数据,为这一重要文化遗产构建精确的3D模型,将其作为21世纪的遗址地图,并作为华盛顿特区美国海军国家博物馆(National Museum of the United States Navy)为这架具有历史意义的战斗机进行恢复、保护和公共展览展开的“干扰预调查”。

这架特殊的战斗机位于海洋栖息地敏感区,美国海军航空局编号(BuNo)1515,曾隶属约克城号航空母舰 (CV-5)的鱼雷轰炸机第五中队(VT-5),机身代码“5-T-6”。此探险团队由专家与志愿者组成并利用最新先进技术开展安全、非接触式、精确的探测,力求构建出世界级的3D模型。

毁灭者项目团队由航空海洋遗产基金会的联合创始人之一,同时也是一位成功的历史学家和电影制作人Russ Matthews与任职于德克萨斯A&M大学(Texas A&M University)海洋考古与保护实验室中心(CMAC)的船舶和飞机材料保护领域专家Peter Fix博士带领,其他团队成员分别是来自国家公园管理局淹没资源中心的顶级水下摄影师Brett Seymour;既是创新工程师也是经验丰富的技术潜水员Evan Kovacs,他负责海洋成像技术;深海3D高级水下激光雷达专家Matt Christie;BuNo 1515残骸的共同发现者、当地导游Brian Kirk(与既是历史学家也是探险家的Matt Holly共同发现);其他考古学家和潜水员包括Chris Dostal、Carolyn Kennedy和Michael Terlep。来自世界著名的伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institute)先进成像和可视化实验室的顾问也加入了该探险项目并参与后期制作。

虽然经过之前的研究探险发现毁灭者1515号战斗机看起来基本完好无损,但残骸的敏感性以及现场较低的水清晰度环境,限制了大多数标准数据采集过程和其他光学图像的采集方案。此外,作为干扰预调查,重要的是不仅要捕捉战斗机的可重复、精确、毫米级的细节,还要捕捉战斗机和周围海洋生物的物种和结构。这些挑战为3D at Depth公司的SL3水下激光雷达技术及其强大的实时3D数据处理单元创造了得天独厚的机会。此外,该团队还使用静态摄影、4K视频、3D摄影测量和360? VR等技术展开水下探测。

在现场作业期间,他们对位于水下130英尺的残骸进行了数十次的潜水探测。在预先批准的区域设置了四个定位标记,以检查激光扫描和摄影测量技术的准确性。3D at Depth公司的SL3激光雷达部署在距离残骸地点不同的范围内,同时保持安全距离,以免干扰周围区域。导向梁在与其他技术应用一起工作时体现出其良好的灵活性和精确性,SL3以每秒40000次的速度在每个扫描位置脉冲,并获得超高密度的扇区扫描。3D at Depth公司持有的折射率校正算法专利技术能够在其他光学解决方案难以操作的低清晰度水质环境中提供可重复的数据集。

最终,SL3激光雷达共提供了9200万个点,处理后的摄影测量数据产生570万个点。然后,对每个密集点云的表面进行建模,并传送到3D设计计算机中,再将摄影测量、360? VR和静态光学图像集成,渲染出毁灭者战斗机的精确3D模型。除了激光雷达捕获的图像外,研究团队还利用摄影测量技术拍摄了1398张静态图像。

“3D at Depth推出的水下激光雷达技术结合我们获得专利的折射率校正算法指数生成真正的复刻数据,实现精确、精准的测量,” 3D at Depth首席运营官 Neil Manning表示,“这些数据输出与3D立体摄影测量技术的结合,为海底大型特征物体的精确数据保存和可视化迈出了革命性的一步。我们期待这一技术在航海考古遗址和沉船、海上事故记录以及敏感海洋环境基线调查等领域得到广泛应用。”

航空海洋遗产基金会主席Russ Matthews表示:“3D at Depth公司的水下激光雷达SL3的创新考古应用,使我们能比之前五次探险完成对BuNo 1515号战斗机残骸更精确的描绘。我们非常感谢Neil Manning和他的团队慷慨地提供技术支持和专业知识,将毁灭者项目提升到一个新的高度。只有通过专业技术人员、专业公司、专业机构和国家的共同合作,我们才有希望为子孙后代保留这架标志性的战斗机。”

注:毁灭者项目依据美国海军历史与遗产司令部水下考古部门授予的特殊使用许可开展。该团队与RMI历史保护部门密切合作,由文化和内政部考古学家Susan Underbrink在现场指导,并定期咨询贾卢伊特政府有关贾卢伊特环礁的历史与传统。

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