DZK 33UX250：克服影像挑戰，提高海事基礎設施的安全及保障
由 TIS Marketing 於 2025年2月24日 發表。
概述
上個世紀以來，海事基礎設施的複雜性急劇增加。 德國航空航太中心 (DLR) 海上基礎設施保護研究所 研究提昇海上基礎設施 (例如離岸裝置、港口和船舶) 安全及保安的方法和技術。 具體來說，這包括基於視覺的系統，以改善海底基礎設施的監控和偵察。 該研究所的科學家 Enno Peters 博士一直在使用 The Imaging Source 的工業相機 DZK 33UX250，該相機採用 Sony 的 Polarsens 感測器。 此感測器的晶片上偏光技術可捕捉多方向偏光影像，從而實現多種影像處理優勢，例如改善對比度及減少眩光。
面臨的挑戰
由於光線的折射，使得透過水面記錄海床（例如從無人機上）或探測和識別水下物體變得更加困難。特別是在使用傳統攝影機系統時，這可能會導致影像失真和定位錯誤。 偏振測量可用於取得物體表面方向的資訊。 傳統上，漫反射輻射會用到所謂的「從偏振看形狀」方法。但對於水面的重建，則使用鏡面反射的天空光。由於反射光的 s- 與 p- 分量的菲涅爾係數不同，反射輻射會因觀察幾何形狀而部分偏振。 挑戰在於每次測量時，表面反射光都會與水體上升的光線重疊。 後者重新出現在水面時會發生折射，因此也會部分偏振，也就是說這兩個部分會互相影響。
如何進行
在一項研究中， DZK 33UX250 用於研究一種使用光譜長通濾光器的方法，這種方法可以抑制來自水的光線。 此效果是基於液態水的吸收在紅外線範圍內強烈增加的事實。 此外，還開發了一種演算法，可根據偏振測量結果，以像素精確度計算水面的局部傾斜，並補償投影（paraxial approximation），使其也適用於短焦距。 在此基礎上，成功證實從水面取得的資料可用於補償海床影像因折射所造成的扭曲。 這些結果以科學文章的形式發表在期刊 Applied Optics。
進一步發展
目前的研究重點是縮短相機的曝光時間，即使在移動的水面上也能捕捉到準確的數據。 由於目前的方法依賴於非偏振輻射（雲層覆蓋），因此正在進行研究，使該技術適用於不同的天氣條件和水域類型。 在雙頻道系統中，Polarsens 可與傳統攝影機結合來記錄海床。