中新網(wǎng)西安7月14日電 (記者 阿琳娜)水下無人潛航器在一片陌生的海域工作，完成生態(tài)環(huán)境、油氣資源勘探。當(dāng)無人潛航器返航時(shí)，漆黑的深海暗流涌動(dòng)，導(dǎo)引影像受到水下惡劣環(huán)境的影響而模糊不清，導(dǎo)致無人潛航器無法自主、精準(zhǔn)地駛回基站....。。如何擦亮潛航器的“眼睛”，成為研究人員亟待解決的問題。

　　記者14日從西北工業(yè)大學(xué)獲悉，該校光電與智能研究院李學(xué)龍教授團(tuán)隊(duì)在“涉水視覺”方面的研究取得重要進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)以水下無人潛航器的智能視覺導(dǎo)引為目標(biāo)，提出了能夠高效提取光場信息的智能成像方法，在大衰減、強(qiáng)散射的水下湍流環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)了高信噪比、高分辨率的目標(biāo)圖像處理及重構(gòu)。該研究成果為受限條件的水下無人潛航器智能視覺導(dǎo)引回收做了必要的技術(shù)探索和儲備。

　　據(jù)介紹，水下無人潛航器是深�？碧健⒌V產(chǎn)開發(fā)、科考作業(yè)、海洋救援等的重要輔助，能夠有效提升中國的海洋探測及海洋開發(fā)能力。其進(jìn)入深海的前提是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位和導(dǎo)引，然而深海暗流涌動(dòng)、環(huán)境復(fù)雜、數(shù)據(jù)獲取難度高，這對無人潛航器的視覺導(dǎo)引和圖像處理提出極高要求。

　　受限于深水環(huán)境，光線的傳播會大幅衰減且被強(qiáng)烈散射，傳統(tǒng)點(diǎn)對點(diǎn)式成像無法完整保存目標(biāo)的空間信息，難以獲得高質(zhì)量的目標(biāo)圖像。為解決該問題，團(tuán)隊(duì)以水下智能視覺導(dǎo)引為目標(biāo)，展開了人工智能賦能的光學(xué)成像技術(shù)研究，為強(qiáng)噪聲環(huán)境成像提供了新途徑。

　　團(tuán)隊(duì)基于圖像處理“低維流形嵌入”的科學(xué)思想，提出了能夠高效提取光場信息的智能成像方法(IEGI)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)卓越的信息提取能力，構(gòu)建多模態(tài)認(rèn)知計(jì)算框架，為圖像處理提供了數(shù)理判據(jù)，解決了傳統(tǒng)水下成像過程中圖像質(zhì)量退化造成的場景難解析問題，以極低采樣率高質(zhì)量地重構(gòu)了目標(biāo)圖像。

　　這好比給傳統(tǒng)水下成像的過程戴上了一副“AI眼鏡”，它能夠自主過濾干擾、通過一系列人工智能分析處理大幅還原圖像信息，讓潛航器獲得準(zhǔn)確清晰的水下目標(biāo)圖像。在實(shí)驗(yàn)室模擬真實(shí)的深海湍流水環(huán)境中，團(tuán)隊(duì)已通過IEGI方法成功實(shí)現(xiàn)了低采樣率、高質(zhì)量的目標(biāo)圖像智能重構(gòu)。

　　據(jù)了解，IEGI方法具體有高質(zhì)量、高效率、自適應(yīng)三點(diǎn)技術(shù)優(yōu)勢。為了克服水下惡劣光學(xué)環(huán)境中，水體吸收散射對重構(gòu)圖像的影響，團(tuán)隊(duì)充分利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在信息提取方面的能力，實(shí)現(xiàn)了以極低采樣率即可重構(gòu)高質(zhì)量目標(biāo)圖像。

　　為了在成像時(shí)提高數(shù)據(jù)利用率，降低數(shù)據(jù)采集的要求，團(tuán)隊(duì)通過智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)消除成像過程中的冗余信息，有效提高了遠(yuǎn)距離水下成像的效率。為了靈活適應(yīng)復(fù)雜多變的水下環(huán)境，團(tuán)隊(duì)提出了智能訓(xùn)練輔助的網(wǎng)絡(luò)模型，以光束穿過目標(biāo)的強(qiáng)度值為標(biāo)簽，在多變的水下場景下及時(shí)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，提高對不同場景的適應(yīng)能力。(完)

責(zé)任編輯：崔景靚