Het Advanced Imaging and Visualization Laboratory (AIVL) van de Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), dat samenwerkt met Marine Imaging Technologies, heeft een revolutionaire nieuwe multifunctionele, onderwaterbeeldvormingssysteem dat ultra-high definition televisie (UHDTV) video kan genereren, 2-D mozaïekbeeldvorming, en 3D optische modellen van objecten en omgevingen op de zeebodem. De nieuwe state-of-the-art technologie wordt momenteel in de praktijk getest op verschillende verzonken scheepswrakken in zowel de VS als Europa.

"Deze nieuwe beeldvormingssystemen kunnen grote delen van de zeebodem en scheepswrakken visualiseren met optische resoluties die voorheen niet verkrijgbaar waren en vertegenwoordigen een echte paradigmaverandering in ons vermogen om objecten en functies op de zeebodem af te beelden en te interpreteren, " zegt Willem Lange, directeur van de AIVL.

De geavanceerde technologie zal een snelle productie van 3D optische volumetrische modellen van de zeebodem mogelijk maken - beelden die wetenschappers kunnen draaien om ze van alle kanten te bekijken, en zoom in om visueel rond en in objecten of oceaanomgevingen te verkennen. Deze modellen helpen de manier te veranderen waarop wetenschappers studiegebieden onderzoeken, zoals koraalriffen, beschermde mariene gebieden, maritieme erfgoedsites, en zelfs locaties met gevaarlijke stoffen.

Ontwikkeld door AIVL in samenwerking met de National Park Services Submerged Resources Group en Marine Imaging Technologies, de bijna millimeter nauwkeurige 3D-modellen zijn gebouwd met behulp van digitale optische beelden, in plaats van lasers. In tegenstelling tot 3D-beelden, die een statische weergave in drie dimensies mogelijk maken, deze modellen kunnen het volume van een object van alle kanten weergeven met een hoge resolutie, toestaan, Voor de eerste keer, visuele verkenning op een schaal die in de buurt komt van wat mensen in de lucht zien.

"Deze nieuwe technologie stelt ons in staat om onderwaterwerelden virtueel te verkennen, zoals die rond hydrothermale bronnen, " zegt Lange, "en ons helpen de structuur en levensduur van ondergedompelde objecten beter te begrijpen, zoals pijpleidingen en verzonken maritiem erfgoed."

Momenteel, 3D-modellen vergen maanden van verwerking in het laboratorium. Maar het nieuwe onderwaterbeeldvormingssysteem zal de modellen in kortere tijd mogelijk maken, zelfs tijdens expedities op zee.

"Dit is echt spannend omdat de diepzee een rijk is met zeer beperkte toegang, " zegt Tim Shank, een diepzeebioloog bij de WHOI. "Zelfs als wetenschappers in staat zijn om in een onderzeeër te duiken, zoals het door mensen bezette voertuig Alvin, we hebben meestal maar een paar uur per dag op de zeebodem. Door de grote druk die toeneemt met de diepte van de oceaan, het is onmogelijk om uit de onderzeeër te stappen en het terrein en de bloeiende ecosystemen in drie dimensies te ervaren."

"Deze 3D-modellen met hoge resolutie stellen ons in staat om visueel door het zeebodemlandschap te lopen tussen de biologische gemeenschappen die daar leven, net zoals een natuurbioloog door een regenwoud zou lopen, " voegt Shank toe, die van plan is om samen te werken met AIVL om 3D-modellen van diepzeekoraalecosystemen voor de kust van Colombia te genereren tijdens een expeditie daar later dit jaar.

Typisch, na een onderzoeksexpeditie op zee, wetenschappers besteden weken aan het bekijken van stilstaande beelden en video verzameld door onderwatervoertuigen of andere instrumenten. Lange zegt dat de nieuwe modellen het proces van het interpreteren van gegevens zullen helpen stroomlijnen.

"In plaats van naar honderdduizenden afzonderlijke afbeeldingen te moeten kijken, wetenschappers kunnen een enkel 3D optisch model met hoge resolutie onderzoeken, "zegt Lange. "Het stelt hen in staat om diepte te zien, schaal en context, dat is wat de meeste wetenschappers leuk vinden aan het kunnen duiken in een bemande duikboot, zoals Alvin."

"Als je naar een 2D-beeld kijkt, je hersenen moeten veel extrapoleren om de details in te vullen, " voegt Maryann Kovacs toe, een technicus bij AIVL. "Deze modellen doen het werk voor je."

Door in staat te zijn om optische 2-D-gegevens van eerdere missies op te nemen, met de modellen kunnen onderzoekers ook zien hoe een site in de loop van de tijd is veranderd. Bijvoorbeeld, de methodologie wordt al toegepast op de voortdurende inspanningen om tijdreeksen en archeologische vindplaatsen te beoordelen op de RMS Titanic Maritime Heritage Site.

AIVL is begonnen met de conversie van de 2D optische mozaïeken van het laboratorium op de Titanic-site, die in 2011 werden opgericht. Het lab zal ook nieuw verworven beelden bevatten van de legendarische wraklocatie die nog steeds tot de verbeelding van het publiek spreekt, meer dan 100 jaar nadat het luxeschip zonk tijdens zijn eerste reis.

"We kunnen dingen leren van de Titanic-site over wat er in de loop van de tijd met schepen in de diepe zee gebeurt, ", zegt Lange. "Er zijn maar heel weinig plaatsen op de bodem van de oceaan waar we een geschiedenis van 25 jaar hebben van wat daar is gebeurd. En met deze optische 3D-modellen kunnen mensen het zien als nooit tevoren."

Naast het voordeel van wetenschap en onderzoek, Lange zegt dat de techniek een generiek hulpmiddel is met een groot aantal mogelijke toepassingen in alles van onderwijs, filmproductie en -industrie.