MIT mühendisleri, çok az güç tüketirken kendi başına güç biriktirebilen, pilsiz kablosuz bir su altı kamerası geliştirdiler. yeni kağıt Nature Communications’da yayınlandı. Sistem, karanlık yerlerde bile su altındaki nesnelerin renkli görüntülerini uzaktan yakalayabilir ve sualtı ortamlarının gerçek zamanlı izlenmesi için kablosuz olarak veri iletebilir, yeni nadir türlerin keşfedilmesine, okyanus akıntılarının, kirliliğin veya ticari ve askeri operasyonların izlenmesine yardımcı olur. .
Su altında fotoğraf çekmenin farklı yolları zaten var, ancak yazarlara göre “deniz ve okyanus canlılarının çoğu henüz gözlemlenmedi.” Bunun nedeni kısmen, mevcut yöntemlerin çoğunun hem güç hem de iletişim için gemilere, su altı dronlarına veya enerji santrallerine bağlanmasını gerektirmesidir. Tethering kullanmayan bu yöntemler, ömrünü sınırlayan pil gücünü içermelidir. Okyanus dalgalarından, su altı akıntılarından ve hatta güneş ışığından enerji toplamak prensipte mümkün olsa da, bunu yapmak için gereken ekipmanın eklenmesi çok daha büyük ve daha pahalı bir su altı kamerası ile sonuçlanacaktır.
Böylece MIT ekibi, pilsiz bir kablosuz görüntüleme yöntemi için bir çözüm geliştirmeye koyuldu. Tasarım amacı, gereken donanımı mümkün olduğunca azaltmaktı. Örneğin, MIT ekibi güç tüketimini minimumda tutmak istedikleri için ucuz, kullanıma hazır görüntüleme sensörleri kullandı. Takas, bu sensörlerin yalnızca gri tonlamalı görüntüler üretmesidir. Sualtı ortamlarının çoğu fazla doğal ışık almadığından, ekibin ayrıca düşük güçlü bir flaş geliştirmesi gerekiyordu.
Her iki zorluğun da çözümünün kırmızı, yeşil ve mavi LED’leri içerdiği ortaya çıktı. Kamera, konumu aydınlatmak için kırmızı bir LED kullanır ve sensörleriyle bu görüntüyü yakalar, ardından yeşil ve mavi LED’lerle işlemi tekrarlar. Yazarlar, görüntünün siyah beyaz görünebileceğini, ancak LED’lerden gelen üç ışık renginin her görüntünün beyaz kısmına yansıdığını söylüyor. Böylece, son işlem sırasında tam renkli bir görüntü yeniden oluşturulabilir.
“Biz çocukken resim dersinde üç ana rengi kullanarak tüm renkleri yapabileceğimiz öğretildi.” Ortak yazar Fadel Adeeb şunları söyledi:. “Bilgisayarlarımızda gördüğümüz renkli görüntüler için aynı kurallara uyuyor. Renkli görüntüler oluşturmak için yalnızca kırmızı, yeşil ve maviye – bu üç kanala – ihtiyacımız var.”
Sensör, görüntü verileri bit olarak kodlandıktan sonra çok düşük güçlü iletişimler için pil yerine piezo akustik geri saçılıma güvenir. Bu yöntemin kendi ses sinyalini üretmesi gerekmez (örneğin sonarda olduğu gibi) ve bunun yerine her seferinde bir bit veri iletmek için sualtı seslerinin yansımalarını modüle etmeye dayanır. Bu veriler, değiştirilmiş desenleri alabilen bir uzak alıcı tarafından yakalanır ve ardından ikili bilgi, görüntüyü yeniden oluşturmak için kullanılır. Yazarlar, sualtı kameralarının emsallerinden yaklaşık 100.000 kat daha fazla enerji verimli olduğunu ve haftalarca çalışabileceğini tahmin ediyor.
Doğal olarak, ekip bir kavram kanıtı prototipi oluşturdu ve yöntemlerinin işe yaradığını kanıtlamak için bazı testler yaptı. Örneğin, güneydoğu New Hampshire’daki Keyser Pond’daki kirliliği (plastik şişeler şeklinde) fotoğrafladılar ve Afrika denizyıldızını fotoğrafladılar (Protorster Linkley) “dış aydınlatmalı kontrollü bir ortamda”. Son görüntünün çözünürlüğü, denizyıldızının beş kolundaki çeşitli yumruları yakalamak için yeterince iyiydi.
Ekip ayrıca bir su bitkisinin büyümesini izlemek için kablosuz sualtı kamerasını kullanabildi (Aponogeton ulvaceus) birkaç gün boyunca, genellikle su altı izleme ve otomatik işleme için kullanılan görsel etiketleri tespit edip konumlandırır. Kamera, yaklaşık 3,5 metreye (yaklaşık 11 buçuk fit) kadar yüksek algılama oranları ve yüksek konum belirleme doğruluğu elde etti; Yazarlar, daha yüksek çözünürlüklü sensörlerle daha uzun algılama aralıklarının elde edilebileceğini öne sürüyorlar. Doğu Massachusetts’teki Charles Nehri’nde yapılan testlere göre, mesafe de kameranın enerji toplama ve iletişim yeteneklerinde bir faktör. Beklendiği gibi, kamera alıcıdan 40 metreye (131 fit) kadar veri iletmeyi başarsa da, bu iki hayati yetenek mesafe ile azalır.
Özetle, yazarlar şöyle yazıyor: “Yöntemimizin sınırsız, ucuz ve tamamen entegre doğası, onu büyük okyanus dağılmaları için arzu edilen bir yaklaşım haline getiriyor.” Yaklaşımlarını büyütmek, daha gelişmiş ve verimli dönüştürücülerin yanı sıra daha yüksek güçte su altı akustik iletimleri gerektirir. Ayrıca, enerji toplayan kameraları uzaktan çalıştırmak için okyanus yüzeyi şamandıralarının mevcut ağ ağlarından veya Argo şamandıraları gibi sualtı robot ağlarından yararlanmak da mümkündür.
“Bu kameranın benim için en heyecan verici uygulamalarından biri, iklim izleme bağlamında.” Adeeb dedi. “İklim modelleri oluşturuyoruz, ancak okyanusun yüzde 95’inden fazlasına ait verileri kaçırıyoruz. Bu teknoloji, daha doğru iklim modelleri oluşturmamıza ve iklim değişikliğinin sualtı dünyasını nasıl etkilediğini daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir.”
“Yenilikçi dostu yaratıcı. Dost canlısı problem çözücü. Tam bir kahve uygulayıcısı.”