加州大学圣地亚哥分校的研究人员利用英特尔® Edison开发模块开创了人工智能相机技术,带你走进真正的海底世界。
然而,这项带给你美丽世界的技术发明初衷却是为了保护海洋生态系统,实现自动监测系统以跟踪濒危物种。
伴随着全球变暖,海洋酸化,过度捕捞和生物栖息地的大肆破坏,无数的海洋物种遭受着前所未有的生存威胁。如,海洋哺乳动物小头鼠海豚,由于过度的捕捞和偷猎已处在灭绝的边缘。面对日益严峻的海洋环境,许多海洋动物却很少被生物学家和保护者们所了解,其主要原因就是面对广阔的海洋和有着潜在危险的未知海底生物我们缺少有效的监测技术。
于是,由一群大学生建立的智能潜水系统应运而。Antonella Wilby是加州大学圣地亚哥分校(UCSD)的计算机科学博士生,也是该项目的首席研究员,他带领着团队开发智能化的水下摄像机,而这个摄像机靠声音触发。
整个海底摄像监测项目开始只是为生物学家提供一种监测小头鼠海豚的方法,但当团队的成员与越来越多的生物学家和海洋保护研究人员交谈后,他们意识到相机系统有着更深远的意义。
UCSD研究人员已经不仅希望摄像机系统仅仅帮助捕获小头鼠海豚的水下图像,更希望它能为研究大量物种的海洋研究人员提供便利。
圆形SphereCam比足球大1.5倍
该系统有潜力拍摄到各种物种并搜集他们的行为数据,而且最终的要的一点这大大降低了成为,可以将更多的财力分配在研究和保护工作上。
救或许已处在崩溃边缘的海底世界
UCSD研究人员创造了SphereCam,一个由英特尔® Edison开发板驱动的设备,装有一个声音接收器,当它听到海洋动物发出的声响时就开始录制视频。
国家地理学会在较早签署该项目的时候,仅授予了Antonella Wilby,让他支持科尔特斯海的监测工作,使用该系统监测小头鼠海豚。而现在,研究团队正在扩大SphereCam的应用范围,使该系统可以参与到调查开曼群岛的各种石斑鱼种类和圣地亚哥的海草森林。
Wilby说,SphereCam是独一无二的,因为它可以根据在水中检波器检测到的信号强度来检测动物距相机有多远。相比与传统的摄像技术,它大大节省了拍摄时间,提高了拍摄的有效性,不再会遇到可能拍了很久都没有拍到有用镜头的情况了。
寻找有效的水下技术
UCSD计算机科学与工程教授Ryan Kastner博士在监督该项目,他说,SphereCam的关键在于寻找能够克服恶劣环境的技术,同时还能为研究人员提供所需的数据。
“拍摄视频的问题是,摄像设备非常耗电,并且冗余数据量过大,” Ryan Kastner博士说。他想要的技术不仅可以低功耗运行,而且还可以学习何时打开关闭,以确保研究人员只获得他们想要的数据和图像。
所以这就是研究人员最终使用英特尔®Edison的根本原因,他们需要它提供灵活性高效和强大的计算能力来满足需求。
使用声学和光学传感器,相机系统利用某些海洋物种的声学特征,并使用它们自主地触发视频记录。它集成了超声波水听器(触发器)和机载计算机,可对音频进行采样,记录数据和处理信号。六个摄像头允许系统以高品质1080p格式在360度全景视图中捕获视频。
然而,整个系统得以正常的运行还需要一个复杂的算法,它用于识别出声音的频率并且可以排除其他干扰。最后,Kastner表示出研究人员希望使用机器学习来确保SphereCam区分出小头鼠海豚的回声定位触发和来自深海的背景声音。
加州理工州立大学圣路易斯奥比斯波电气工程系学生Andrew Hostler和加州大学圣克鲁斯分校计算机工程系的Ethan Slattery一起加入了Wilby和Kastner的工作团队来帮助项目拥有更好的声音处理能力。
“你不想让这条系统听到鲸鱼的声音。不想听侧扫声纳。你只希望它接收超声波、回声定位点击。那你就需要放大并数字化他们。”Hostler说。
现在,该设备还不算是一套不完美的解决方案, “这还是一个尝试,” Wilby说, “但我们会继续努力。灭绝威胁着无数的海洋物种,我希望这项技术最终可以成为生物学家在战斗中可使用的一件有利武器,帮助他们更全面、丰富的了解海洋生态系统的现状和保卫濒临灭绝的海洋物种。