فناوری جدید MIT، زیر آب را همان‌طور که هست به نمایش می‌گذارد
پژوهشگران MIT و موسسه اقیانوس‌شناسی وودز هول ابزاری جدید به نام «SeaSplat» طراحی کرده‌اند که ویژگی‌های زیرآب را با رنگ‌های طبیعی و واقعی به تصویر می‌کشد، انگار که آب وجود ندارد.
اقیانوس پر از زندگی است، اما بیشتر این زندگی‌ها تنها زمانی که از فاصله‌ای نزدیک مشاهده شوند، قابل دیدن هستند.
به گزارش ایتنا و به نقل از سای‌تک‌دیلی، آب به‌طور طبیعی مانند یک پرده عمل می‌کند که نور را خم کرده و پراکنده می‌کند و همچنین آن را زمانی که از میان این محیط متراکم حرکت می‌کند، تضعیف می‌سازد.
این ویژگی باعث می‌شود که ضبط رنگ‌های واقعی اشیاء زیرآب بسیار دشوار باشد، مگر اینکه از تصاویر نزدیک استفاده شود.
پژوهشگران دانشگاه MIT و موسسه اقیانوس‌شناسی وودز هول (WHOI) سیستمی برای تحلیل تصاویر طراحی کرده‌اند که بسیاری از انحرافات نوری اقیانوس را از بین می‌برد. این ابزار، تصاویری از صحنه‌های زیرآب ایجاد می‌کند که گویی آب از آن‌ها برداشته شده و رنگ‌های طبیعی آن‌ها بازیابی شده است.
در این پژوهش، تیم پژوهشگران با ترکیب ابزار تصحیح رنگ با یک مدل محاسباتی که تصاویر را به یک «دنیای» سه‌بعدی زیرآب تبدیل می‌کند، توانستند تجربه‌ای مجازی از صحنه‌های زیرآب ایجاد کنند که می‌توان آن‌ها را از هر زاویه و فاصله‌ای بررسی کرد.
ابزار جدید، «SeaSplat» نامگذاری شده است که الهام‌گرفته از تمرکز زیرآب و تکنیک 3D Gaussian Splatting (3DGS) است. این روش چندین تصویر را به هم می‌دوزد تا یک نمای سه‌بعدی کامل از صحنه ایجاد کند که می‌تواند به طور دقیق از هر زاویه‌ای بررسی شود.
پژوهشگر ارشد این پروژه، دانیل یانگ، توضیح می‌دهد: «با استفاده از SeaSplat، می‌توانیم به طور صریح مدل‌سازی کنیم که آب چه تأثیری بر روی تصاویر دارد و در نتیجه می‌توانیم در برخی موارد آب را از صحنه‌ها حذف کرده و مدل‌های سه‌بعدی بهتری از صحنه‌های زیرآب تولید کنیم.»
پژوهشگران SeaSplat را بر روی تصاویر کف دریا که توسط غواصان و وسایل نقلیه زیرآبی در مکان‌های مختلف از جمله جزایر ویرجین آمریکا گرفته شده بود، اعمال کردند. روش جدید تصاویری سه‌بعدی تولید کرد که از نظر رنگ، واقع‌گرایانه‌تر، زنده‌تر و متنوع‌تر از روش‌های قبلی بود.
گفته می‌شود این ابزار می‌تواند به یک ابزار ارزشمند برای زیست‌شناسان دریایی تبدیل شود که به مطالعه وضعیت اکوسیستم‌های دریایی مشغول هستند.
برای مثال، زمانی که یک ربات زیرآبی یک مرجان را بررسی می‌کند، SeaSplat می‌تواند تصاویر را به‌طور زنده پردازش کرده و مدل سه‌بعدی با رنگ‌های واقعی آن را ایجاد کند.
به این ترتیب، دانشمندان می‌توانند به‌طور مجازی در این محیط دیجیتال حرکت کرده و نشانه‌های اولیه سفید شدن مرجان‌ها را شبیه‌سازی کنند.
در این زمینه، یوگش گیردار، پژوهشگر WHOI، اظهار می‌کند: «سفیدی مرجان‌ها از نزدیک سفید به نظر می‌آید، اما از فاصله دور ممکن است به رنگ آبی و مه‌آلود به نظر برسد و شما قادر به تشخیص آن نخواهید بود. با تصاویر SeaSplat، شناسایی سفید شدن مرجان‌ها و گونه‌های مختلف مرجان‌ها راحت‌تر خواهد بود.»
گفتنی است که الگوریتم SeaSplat بر اساس اصلاح رنگی، به‌طور خاص به دو اثر نوری زیرآب، یعنی بازتاب و کاهش شدت نور توجه دارد. بازتاب زمانی رخ می‌دهد که نور از ذرات ریز در اقیانوس بازتاب می‌شود و هاله‌ای مانند پرده به وجود می‌آورد.
کاهش شدت نور نیز پدیده‌ای است که در آن نور در فواصل دورتر کاهش می‌یابد، به‌طوری که اشیاء قرمز رنگ بیشتر از اشیاء آبی رنگ در فاصله‌های دور محو می‌شوند.
این تیم پژوهشی SeaSplat را در چندین مکان اقیانوسی مختلف از جمله دریای سرخ، دریای کارائیب و اقیانوس آرام آزمایش کرد. این تصاویر که از یک پایگاه داده موجود جمع‌آوری شده بودند، نمایی واقعی‌تر از دنیای زیرآب به پژوهشگران ارائه دادند.
این ابزار به‌ویژه در محیط‌های دارای ویژگی‌های پیچیده نوری مانند اقیانوس‌ها، به‌طور برجسته عمل می‌کند. به گفته دانیل یانگ، «پس از تولید مدل سه‌بعدی، دانشمندان می‌توانند به‌طور مجازی در آن مدل حرکت کرده و ویژگی‌ها را با دقت بالا و رنگ واقعی مشاهده کنند.»
گفته می‌شود در حال حاضر این روش به منابع محاسباتی سنگینی نیاز دارد و نمی‌توان آن را به‌راحتی روی ربات‌های زیرآبی حمل کرد.
اقیانوس پر از زندگی است، اما بیشتر این زندگی‌ها تنها زمانی که از فاصله‌ای نزدیک مشاهده شوند، قابل دیدن هستند.
به گزارش ایتنا و به نقل از سای‌تک‌دیلی، آب به‌طور طبیعی مانند یک پرده عمل می‌کند که نور را خم کرده و پراکنده می‌کند و همچنین آن را زمانی که از میان این محیط متراکم حرکت می‌کند، تضعیف می‌سازد.
این ویژگی باعث می‌شود که ضبط رنگ‌های واقعی اشیاء زیرآب بسیار دشوار باشد، مگر اینکه از تصاویر نزدیک استفاده شود.
پژوهشگران دانشگاه MIT و موسسه اقیانوس‌شناسی وودز هول (WHOI) سیستمی برای تحلیل تصاویر طراحی کرده‌اند که بسیاری از انحرافات نوری اقیانوس را از بین می‌برد. این ابزار، تصاویری از صحنه‌های زیرآب ایجاد می‌کند که گویی آب از آن‌ها برداشته شده و رنگ‌های طبیعی آن‌ها بازیابی شده است.
در این پژوهش، تیم پژوهشگران با ترکیب ابزار تصحیح رنگ با یک مدل محاسباتی که تصاویر را به یک «دنیای» سه‌بعدی زیرآب تبدیل می‌کند، توانستند تجربه‌ای مجازی از صحنه‌های زیرآب ایجاد کنند که می‌توان آن‌ها را از هر زاویه و فاصله‌ای بررسی کرد.
ابزار جدید، «SeaSplat» نامگذاری شده است که الهام‌گرفته از تمرکز زیرآب و تکنیک 3D Gaussian Splatting (3DGS) است. این روش چندین تصویر را به هم می‌دوزد تا یک نمای سه‌بعدی کامل از صحنه ایجاد کند که می‌تواند به طور دقیق از هر زاویه‌ای بررسی شود.
پژوهشگر ارشد این پروژه، دانیل یانگ، توضیح می‌دهد: «با استفاده از SeaSplat، می‌توانیم به طور صریح مدل‌سازی کنیم که آب چه تأثیری بر روی تصاویر دارد و در نتیجه می‌توانیم در برخی موارد آب را از صحنه‌ها حذف کرده و مدل‌های سه‌بعدی بهتری از صحنه‌های زیرآب تولید کنیم.»
پژوهشگران SeaSplat را بر روی تصاویر کف دریا که توسط غواصان و وسایل نقلیه زیرآبی در مکان‌های مختلف از جمله جزایر ویرجین آمریکا گرفته شده بود، اعمال کردند. روش جدید تصاویری سه‌بعدی تولید کرد که از نظر رنگ، واقع‌گرایانه‌تر، زنده‌تر و متنوع‌تر از روش‌های قبلی بود.
گفته می‌شود این ابزار می‌تواند به یک ابزار ارزشمند برای زیست‌شناسان دریایی تبدیل شود که به مطالعه وضعیت اکوسیستم‌های دریایی مشغول هستند.
برای مثال، زمانی که یک ربات زیرآبی یک مرجان را بررسی می‌کند، SeaSplat می‌تواند تصاویر را به‌طور زنده پردازش کرده و مدل سه‌بعدی با رنگ‌های واقعی آن را ایجاد کند.
به این ترتیب، دانشمندان می‌توانند به‌طور مجازی در این محیط دیجیتال حرکت کرده و نشانه‌های اولیه سفید شدن مرجان‌ها را شبیه‌سازی کنند.
در این زمینه، یوگش گیردار، پژوهشگر WHOI، اظهار می‌کند: «سفیدی مرجان‌ها از نزدیک سفید به نظر می‌آید، اما از فاصله دور ممکن است به رنگ آبی و مه‌آلود به نظر برسد و شما قادر به تشخیص آن نخواهید بود. با تصاویر SeaSplat، شناسایی سفید شدن مرجان‌ها و گونه‌های مختلف مرجان‌ها راحت‌تر خواهد بود.»
گفتنی است که الگوریتم SeaSplat بر اساس اصلاح رنگی، به‌طور خاص به دو اثر نوری زیرآب، یعنی بازتاب و کاهش شدت نور توجه دارد. بازتاب زمانی رخ می‌دهد که نور از ذرات ریز در اقیانوس بازتاب می‌شود و هاله‌ای مانند پرده به وجود می‌آورد.
کاهش شدت نور نیز پدیده‌ای است که در آن نور در فواصل دورتر کاهش می‌یابد، به‌طوری که اشیاء قرمز رنگ بیشتر از اشیاء آبی رنگ در فاصله‌های دور محو می‌شوند.
این تیم پژوهشی SeaSplat را در چندین مکان اقیانوسی مختلف از جمله دریای سرخ، دریای کارائیب و اقیانوس آرام آزمایش کرد. این تصاویر که از یک پایگاه داده موجود جمع‌آوری شده بودند، نمایی واقعی‌تر از دنیای زیرآب به پژوهشگران ارائه دادند.
این ابزار به‌ویژه در محیط‌های دارای ویژگی‌های پیچیده نوری مانند اقیانوس‌ها، به‌طور برجسته عمل می‌کند. به گفته دانیل یانگ، «پس از تولید مدل سه‌بعدی، دانشمندان می‌توانند به‌طور مجازی در آن مدل حرکت کرده و ویژگی‌ها را با دقت بالا و رنگ واقعی مشاهده کنند.»
گفته می‌شود در حال حاضر این روش به منابع محاسباتی سنگینی نیاز دارد و نمی‌توان آن را به‌راحتی روی ربات‌های زیرآبی حمل کرد.
*
