Alat koreksi warna yang disebut “musim” menunjukkan fitur bawah air dalam warna yang terlihat lebih benar untuk kehidupan.
Lautan dipenuhi dengan kehidupan, tetapi sebagian besar masih tersembunyi kecuali diamati dari jarak yang sangat dekat. Air bertindak seperti kerudung alami, membungkuk dan menghamburkan cahaya sambil juga meredup ketika bergerak melalui media padat dan mencerminkan partikel tersuspensi yang tak terhitung jumlahnya. Oleh karena itu, secara akurat menangkap warna yang sebenarnya dari objek bawah air sangat sulit tanpa pencitraan close-up.
Peneliti di DENGAN Dan Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) telah menciptakan sistem analisis gambar yang menghilangkan banyak distorsi optik laut. Alat ini menghasilkan pemandangan bawah laut visual yang tampak seolah -olah air telah dihilangkan, memulihkan warna alami mereka. Untuk mencapai hal ini, tim menggabungkan perangkat koreksi warna dengan model komputasi yang mengubah gambar menjadi “dunia” tiga dimensi air bawah yang dapat dieksplorasi secara virtual.
Tim ini menamai inspirasi “Seasplat,” dari Teknik Pemecahan Gaussian bawah air dan 3D (3DG). Metode ini menjahit banyak gambar bersama untuk membentuk representasi 3D lengkap dari suatu adegan, yang kemudian dapat diperiksa secara rinci dari sudut pandang mana pun.
“Dengan satu musim, ini dapat secara eksplisit memodelkan air apa yang dilakukan, dan sebagai hasilnya, dalam beberapa kasus dapat menghilangkan air, dan menghasilkan model 3D yang lebih baik daripada adegan bawah laut,” kata mahasiswa pascasarjana MIT Daniel Yang.
Para peneliti menerapkan pelabuhan laut pada citra dasar laut yang diambil oleh penyelam dan kendaraan bawah air, di berbagai lokasi, termasuk Kepulauan Virgin AS. Metode ini menghasilkan 3D “dunia” daripada warna yang lebih benar, lebih jelas, dan bervariasi dalam warna, dibandingkan dengan metode sebelumnya.
Terumbu karang dan kesehatan laut
Para peneliti mencatat bahwa musim ini dapat menjadi alat yang berharga bagi ahli biologi kelautan yang mempelajari kondisi ekosistem laut. Misalnya, ketika survei robot bawah air dan memotret terumbu karang, musim dapat memproses gambar secara real time dan membuat model warna tiga dimensi yang benar. Para ilmuwan kemudian dapat “terbang” melalui lingkungan digital ini dengan kecepatan mereka sendiri, memeriksanya untuk detail seperti tanda -tanda awal pemutihan karang.
“Pemutihan terlihat putih dari dekat, tetapi bisa terlihat biru dan melarikan diri dari jauh, dan Anda mungkin tidak dapat mendeteksinya,” kata Yogesh Girdhar, seorang ilmuwan kolega di Whoi. “Pemutihan karang yang berbeda, dan karang jenisDapat lebih mudah dideteksi dengan gambar musim ini, untuk mendapatkan warna yang sebenarnya di lautan. ”
Girdhar dan yang akan menyajikan makalah dalam merinci seasplat di IEEE International Conference tentang Robotika dan Otomasi (ICRA). Penulis studi mereka adalah John Leonard, profesor teknik mesin di MIT.
Optik air
Cahaya berperilaku berbeda dalam air daripada di udara, mengubah penampilan dan kejelasan benda. Selama beberapa tahun terakhir, para ilmuwan telah mencoba merancang metode yang benar warna untuk mengembalikan penampilan asli fitur bawah laut. Banyak dari upaya ini diadaptasi oleh teknik yang awalnya dikembangkan untuk digunakan di darat, seperti yang digunakan untuk mengembalikan kejelasan dalam kondisi berkabut. Salah satu contoh penting adalah algoritma “Laut-Thru,” yang dapat mereproduksi warna realistis tetapi membutuhkan kekuatan komputasi yang sangat besar, membuatnya tidak praktis untuk menghasilkan model tiga dimensi adegan laut.
Pada saat yang sama, para peneliti telah memajukan teknik percikan Gaussian 3D, yang memungkinkan gambar adegan digabungkan dan diisi untuk membuat rekonstruksi tiga dimensi yang halus. Model ini mendukung “sintesis tampilan novel,” yang memungkinkan pemirsa untuk menjelajahi adegan 3D tidak hanya dari sudut pandang asli gambar tetapi juga dari sudut atau jarak lain.
Tetapi 3DG hanya berhasil diterapkan pada lingkungan keluar dari air. Upaya untuk mengadaptasi rekonstruksi 3D dengan gambar bawah air telah terhambat, terutama oleh dua efek di bawah air optik: istirahat dan melemah. Backscatter terjadi ketika cahaya memantulkan partikel kecil di laut, menciptakan kabut seperti tabir. Atenuasi adalah fenomena di mana cahaya panjang gelombang tertentu melemah, atau memudar dengan jarak. Di lautan, misalnya, benda merah tampak memudar lebih dari objek biru bila dilihat dari jauh.
Keluar dari air, warna benda terlihat lebih atau kurang sama terlepas dari sudut atau jarak dari mana mereka terlihat. Namun, dalam air, warna dapat dengan cepat berubah dan memudar tergantung pada perspektif seseorang. Ketika metode 3DGS mencoba menjahit gambar di bawah air menjadi 3D yang kohesif, mereka tidak dapat melengkapi objek karena hamburan air dan efek atenuasi yang mendistorsi warna objek pada sudut yang berbeda.
“Satu mimpi tentang penglihatan robot bawah air yang kita miliki adalah: bayangkan jika Anda bisa menyingkirkan semua air di laut. Apa yang akan Anda lihat?” Kata Leonard.
Dalam karya baru mereka, yang dan kolega mereka mengembangkan algoritma yang mengoreksi warna yang memperhitungkan efek optik dari hamburan dan atenuasi. Algoritma menentukan sejauh mana setiap piksel dalam suatu gambar pasti telah terdistorsi oleh efek punggung dan atenuasi, dan kemudian pada dasarnya menghilangkan efek akuatik, dan menghitung apa yang harus dilakukan warna piksel yang sebenarnya.
Siapa yang kemudian mengerjakan algoritma yang mengoreksi warna ke dalam model splash Gaussian 3D untuk membuat musim, yang dapat dengan cepat menganalisis gambar bawah air dari adegan dan menghasilkan versi virtual 3D yang benar dari adegan yang sama yang dapat dieksplorasi secara detail dari sudut dan jarak apa pun.
Tes Di Seluruh Lautan
Tim menerapkan musim ke beberapa adegan bawah laut, termasuk gambar yang diambil di Laut Merah, di Karibia di lepas pantai Curaçao, dan Samudra Pasifik, dekat Panama. Foto -foto ini, yang diambil oleh tim dari dataset sebelumnya, mewakili berbagai lokasi laut dan kondisi air. Mereka juga menguji musim dalam gambar yang diambil oleh robot bawah air yang dikendalikan dari kejauhan di Kepulauan Virgin AS.
Dari gambar setiap adegan laut, musim menghasilkan dunia warna 3D sejati yang dapat dieksplorasi oleh para peneliti, misalnya, memperbesar dan meminimalkan adegan dan melihat fitur -fitur tertentu dari berbagai perspektif. Bahkan ketika mereka melihat dari sudut dan jarak yang berbeda, mereka menemukan benda -benda di setiap adegan untuk mempertahankan warna aslinya, daripada memudar seperti yang mereka lakukan ketika dilihat melalui lautan yang sebenarnya.
“Setelah memproduksi model 3D, seorang ilmuwan dapat 'berenang' melalui model seolah -olah mereka menyelam, dan melihat berbagai hal dengan detail tinggi, dengan warna asli,” kata Yang.
Untuk saat ini, metode ini membutuhkan sumber daya komputasi yang besar dalam bentuk komputer desktop yang akan terlalu besar untuk dilakukan pada robot bawah air. Namun, musim dapat bekerja untuk operasi yang ditambatkan, di mana kendaraan, diikat ke kapal, dapat mengeksplorasi dan mengambil gambar yang dapat dikirim ke komputer kapal.
“Ini adalah pendekatan pertama yang dapat dengan sangat cepat membangun model 3D berkualitas tinggi dengan warna yang akurat, di bawah air, dan itu bisa membuatnya dan membuatnya cepat,” kata Girdhar. “Ini akan membantu mengukur keanekaragaman hayati, dan menilai kesehatan terumbu karang dan komunitas laut lainnya.”
Referensi: “Seasplat: Mewakili adegan bawah air dengan pemecahan Gaussian 3D dan model pembentukan gambar fisik” oleh Daniel Yang, John J. Leonard dan Yogesh Girdhar, 25 September 2024, Arxiv.
Doi: 10.48550/arxiv.2409.17345
Pekerjaan ini didukung, sebagian, oleh investasi dalam dana sains di WHOI, dan oleh Yayasan Sains Nasional AS.
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan Buletin ScitechDaily.
NewsRoom.id
