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Unterwasserwelt in 3D

Dreidimensionale Karten: Forscher testen neues Kamerasystem
Unterwasserwelt in 3D

Unterwasserwelt in 3D
Wissenschaftstaucher mit der neuen Jacobs-3D-Kamera (Bild: Jacobs University)
Ein neues 3D-Kamerasystem erstellt hochauflösende dreidimensionale Karten von komplexen Unterwasserarealen, indem es synchrone Videoaufnahmen von drei Einzelkameras durch intelligente Bild- und Informationsverarbeitung integriert.

Das Jacobs-Kamerasystem zur 3D-Unterwasserkartierung ist ein intelligentes Gesamtsystem mit drei Kameras, die perfekt synchronisiert dreidimensionale Videos aufnehmen. Zusätzlich ist ein Computer integriert, der aus den Stereo-Aufnahmen über Bildverarbeitung 3D-Scans errechnet. Diese Scans allein sind jedoch noch keine verwertbare 3D-Karte des untersuchten Areals. Die Herausforderung besteht darin, 3D-Scans, die an verschiedenen unbekannten Stellen aufgenommen wurden, rechnerisch zu einer schlüssigen 3D-Karte der gesamten untersuchten Umgebung zusammenzuführen.

Hierzu entwickelte die Jacobs Robotics Group spezielle Algorithmen, welche die Sensordaten der einzelnen Kameras in einen räumlichen Bezug zueinander bringen. Durch diese Kopplung der Daten entstehen hochaufgelöste Karten mit sehr hoher Informationsdichte. Ein zusätzliches rechnerisches Verfahren, das sogenannte „Simultaneous Localization and Mapping (SLAM)“ korrigiert Messunsicherheiten, identifiziert bereits gescannte Bereiche und führt zu einer verbesserten Qualität der 3D-Karte.
Das Forscherteam unter der Leitung von Andreas Birk, Professor of Electrical Engineering and Computer Science und Leiter der Arbeitsgruppe Robotics an der Jacobs University, testete das Kamerasystem mit Hilfe von Forschungstauchern der Universidade dos Açores in dem Küstengewässern um den erloschenen Vulkan Monte da Guia auf der Insel Faial. Dieses als Schutzzone klassifizierte Testareal zeichnet sich durch eine hohe strukturelle Komplexität mit steilen Felspartien sowie eine reichhaltige marine Fauna und Flora aus. Die Taucher führten insgesamt sechs 30- bis 60-minütige Tauchgänge durch, um sowohl die Feldtauglichkeit als auch die Datenerfassung und -verarbeitung des neuartigen Kamerasystems zu testen.
„Wir sind mit den Ergebnissen hochzufrieden“, sagt Andreas Birk. „Zum einen funktionierte das Kamerasystem erstaunlich reibungslos. Die Taucher konnten die Kamera nach einer kurzen Einweisung problemlos bedienen. Zum anderen konnten wir Daten von extrem hoher Qualität gewinnen, die die komplexen 3D-Strukturen des Testareals sehr gut abbilden.“
Aufgrund der kompletten Integration aller Komponenten in einem kompakten System kann das Jacobs-3D-Kamerasystem auch sehr gut als intelligenter Sensor auf Tauchrobotern eingesetzt werden. Anwendungsbereiche für hochauflösende 3D-Karten von Unterwasserarealen sind zum Beispiel die Meeresforschung oder die Erdöl- und Gasförderung.
Weitere Informationen: Zur Homepage der Hochschule
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