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深海採鉱機向けリアルタイム小型イメージングシステムの研究開発

深海采矿设备实时紧凑成像系统研发

基本信息

批准号：
15F15077
负责人：
芹川聖一
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15F15077/
关键词：
深海イメージング超解像画像計測深海採鉱機イメージング

项目摘要

深海採鉱機向けリアルタイム小型イメージングシステムの研究開発を研究課題としている。平成28年度には研究課題に関連して下記の研究を実施し，極めて良好な結果を得た。(1) 深海採鉱機械には大きな装置を取り付けることができず、採鉱時のノイズが多いため、ソナーで撮った画像の解像度が低い。本研究では、検知範囲を採鉱機周辺の小規模な範囲に限定することにより、LED光源と高解像度４Kカメラを用いた観測システムを構築した。取得画像と提案する粉塵除去アルゴリズムを組み合わせることによって、光が全く届かない深海まで使用可能な装置を開発した。(2) 申請者らの水中実験においても近赤外線の高い透過性が示されており、近赤外線センサを用いることによって深海採掘機操作時の粉麈の影響を可視光領域より抑えることができた。さらに、従来法を改良し赤外線用粉塵除去アルゴリズムを開発することによって、更なる画質改善が示唆した。(3) 先行研究では、深海画像の特有な光の散乱や色の退化や粉麈の影響による劣化をスペクトル特性法、重み付きフィルター法、照明の照度不均一さを口径食除去法により改善する新たな画像改善モデルを作成した。海水の特徴、地形、浮遊物、土煙の濁りの影響などを考慮した構成となっているため、効率的に深海画像復元することができた。このシステムは深海底の中高濃度濁度（～20mg/L）やネフェロイド層で撮影の可視化することができた。(4) 深海４Kビデオカメラで海底を撮影した画像の殆どが解像度の高いものである。しかし、高速リアルタイム通信のため、伝送できる画像のサイズが制限されている。採鉱母船の監視モニターは低解像度の画像を拡大表示するため、低解像度の画像から精細な高解像度の画像を生成する超解像技術が注目されている。本研究では、先行研究で提案した画像超解像技術を再検討し、ノイズ画像に対する超解像技術を開発した。

The research and development of deep-sea mining machine to small scale equipment In 2008, the research project was completed and the results were very good. (1)Deep sea mining machinery, equipment, etc., to pay, mining time, etc., the resolution of the image is low. In this study, we designed a system for measuring the size of the LED light source and its high resolution 4K light source. To obtain a picture of the dust removal process, a combination of light and dust may be used in the deep sea. (2)The applicant's underwater application is characterized by high transmittance of near-infrared rays. The application of near-infrared rays is characterized by the influence of powder on the operation of deep-sea mining machines in the visible field. In addition, the improvement of the infrared dust removal method and the improvement of the image quality are also demonstrated. (3)In this paper, the effects of color degradation and powder degradation on the characteristic light of deep-sea images are studied. The degradation is improved by using the method of characteristic selection, the method of weight distribution, the method of illumination unevenness removal, and the method of aperture elimination. The characteristics of seawater, topography, suspended matter, and the influence of soil smoke are considered. This system consists of a medium to high turbidity (~20mg/L) at the bottom of the ocean and a visualization of the surface layer. (4)Deep sea 4K video camera images of the sea floor and high resolution images. High speed communication, transmission, and image control The acquisition of mother ship surveillance technology has attracted attention from low-resolution images to high-resolution images. This study is a preliminary study on the development of image super-resolution technology.