由歐洲UTOFIA項目開發的海底3D激光相機可工作于數百米深的黑暗水域。

海底3D激光相機在黑暗水域的探測范圍和視野展示

據麥姆斯咨詢報道，海底3D激光相機將于今年投入商業應用階段，主要用于繪制海床地圖，幫助監測魚類資源，并探測海洋污染。

作為歐洲地平線2020創新計劃（Europe’s Horizon 2020 Innovation Program）一部分的UTOFIA項目，斥資570萬歐元。這款3D相機被稱為海上應用的“游戲規則改變者”。

在項目開發過程中，系統經過三次迭代，將系統尺寸減少6倍，同時將激光功率增加四倍。該3D相機將交由位于法國馬賽市的Subsea Tech公司完成商業化。Subsea Tech公司是項目七個合作伙伴之一，這七家合作伙伴進行了三年合作，與2018年4月正式結束。

低成本飛行時間（ToF）法

據稱，該系統結合了創新技術，在低能見度環境中也能獲得清晰的圖像，并克服了懸浮于水中的顆粒反射光引起的背散射問題。

UTOFIA系統使用的不是連續光源，而是發射納秒激光脈沖，這些脈沖通過光學快門和簡單的相機傳感器進行距離選通，以產生飛行時間數據，并通過能夠識別所有反向散射噪聲的軟件進行增強。

該團隊去年在西班牙海岸附近的金槍魚養殖場對系統進行了測試，他們說：“在過去，使用距離選通技術來減少后向散射僅限于成本高昂、復雜度極高的系統。UTOFIA是第一個使用CMOS圖像傳感器實現距離選通的系統，這就是在大多數手機和數碼相機中常見的CMOS圖像傳感器，因此我們的系統更具成本效益，尺寸更緊湊。”

據說，在該項目期間進行的水產養殖試驗顯示，無論是監測魚類種群還是作為自主水下航行器導航系統的一部分，都顯示出“非常有希望”的結果。

UTOFIA團隊在其針對該項目的最終新聞報告中稱，金槍魚養殖場測試“非常成功”，該系統能夠在不同的距離測量金槍魚的大小——這是立體相機無法做到的。團隊還在挪威和丹麥水域進行了測試。

全視場實時圖像

根據歐盟委員會關于這一進展發布的報告，在該項目中還會進一步開發更多的應用。其中包括：（1）“BIOSYS”：將使用該系統監控鮭魚養殖場的魚群；（2）“SMARTISH”：將開發減少拖網漁船丟失魚群數量的自動化版本。

其它計劃包括開發金槍魚捕撈的應用，以及探索其他潛在應用，甚至可能用于太空探索。

為UTOFIA項目提供光子學專業知識的合作伙伴包括意大利激光開發商Bright Solutions和英國羅克韋爾自動化公司（Rockwell Automation）的子公司Odos Imaging。

在關于該項目進行的第二項原型系統的詳細報告中，團隊這樣描述道：“二極管泵浦激光器產生調Q綠色激光源，定時抖動低至200皮秒（主要由觸發電路中的噪聲而非激光本身造成），可以滿足有效工作的要求。不過仍有改進空間。”

來自挪威科技工業研究所（SINTEF）的項目協調員Jens Thielemann總結了該項目取得的進展，說：“在UTOFIA之前，市場上沒有探測范圍為幾米的真正的全視場實時3D成像技術。現有的方法要么提供的圖像不完整，要么三維視場有限。”

“UTOFIA開辟了一種全新的水下3D成像方法。該方法將擴大水下監測市場，包括海洋科學、公共環境監測、商業漁業、水下考古，以及包括水下自動航行的各種海底技術。”