L'Advanced Imaging and Visualization Laboratory (AIVL) presso la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) in collaborazione con Marine Imaging Technologies ha sviluppato un nuovo rivoluzionario multifunzione, sistema di imaging subacqueo in grado di generare video televisivi ad altissima definizione (UHDTV), Imaging a mosaico 2-D, e modelli ottici 3D di oggetti e ambienti del fondale marino. La nuova tecnologia all'avanguardia è attualmente in fase di test sul campo su diversi siti di relitti sommersi sia negli Stati Uniti che in Europa.

"Questi nuovi sistemi di imaging possono visualizzare vaste aree del fondale marino e dei siti di naufragi a risoluzioni ottiche non ottenibili in precedenza e rappresentano un vero cambiamento di paradigma nella nostra capacità di visualizzare e interpretare oggetti e caratteristiche sul fondo del mare, "dice William Lange, direttore dell'AIVL.

La tecnologia all'avanguardia consentirà la rapida produzione di modelli volumetrici ottici 3D del fondale marino, immagini che gli scienziati possono ruotare per visualizzare da tutti i lati, e ingrandisci per esplorare visivamente intorno e all'interno di oggetti o ambienti oceanici. Questi modelli stanno aiutando a trasformare il modo in cui gli scienziati esaminano le aree di studio, come le barriere coralline, aree marine protette, siti del patrimonio marittimo, e persino siti di materiali pericolosi.

Sviluppato da AIVL in collaborazione con il National Park Services Submerged Resources Group e Marine Imaging Technologies, i modelli 3D accurati quasi millimetri sono costruiti utilizzando immagini ottiche digitali, piuttosto che laser. A differenza delle immagini 3D, che consentono una visione statica in tre dimensioni, questi modelli sono in grado di rappresentare il volume di un oggetto da tutti i lati con alta risoluzione, permettendo, per la prima volta, esplorazione visiva a scale che si avvicinano a ciò che gli umani vedono nell'aria.

"Questa nuova tecnologia ci consentirà di esplorare virtualmente mondi sottomarini, come quelli intorno ai siti di bocche idrotermali, "dice Lange, "e aiutaci a capire meglio la struttura e la longevità degli oggetti sommersi, come le condutture e i siti del patrimonio marittimo sommerso".

Attualmente, I modelli 3D richiedono mesi di elaborazione in laboratorio. Ma il nuovo sistema di imaging subacqueo renderà possibili i modelli in periodi di tempo più brevi, anche durante le spedizioni in mare.

"Questo è davvero eccitante perché il mare profondo è un regno con accesso molto limitato, "dice Tim Shank, un biologo di acque profonde presso WHOI. "Anche quando gli scienziati sono in grado di immergersi in un sommergibile, come il veicolo umano occupato Alvin, di solito abbiamo solo poche ore al giorno sul fondo del mare. A causa delle grandi pressioni che aumentano con la profondità dell'oceano, è impossibile uscire dal sottomarino e vivere il terreno e i suoi fiorenti ecosistemi in tre dimensioni".

"Questi modelli 3D ad alta risoluzione ci permetteranno di camminare visivamente attraverso il paesaggio del fondale marino tra le comunità biologiche che vivono lì, proprio come un biologo della fauna selvatica camminerebbe attraverso una foresta pluviale, "aggiunge Shank, che prevede di collaborare con AIVL per generare modelli 3D di ecosistemi corallini di acque profonde al largo della costa della Colombia durante una spedizione lì entro la fine dell'anno.

Tipicamente, dopo una spedizione di ricerca in mare, gli scienziati passano settimane a rivedere immagini fisse e video raccolti da veicoli sottomarini o altri strumenti. Lange afferma che i nuovi modelli aiuteranno a semplificare il processo di interpretazione dei dati.

"Invece di dover guardare centinaia di migliaia di singole immagini, gli scienziati possono esaminare un singolo modello ottico 3-D ad alta risoluzione, " dice Lange. "Permette loro di vedere la profondità, scala e contesto, che è ciò che piace alla maggior parte degli scienziati dell'essere in grado di immergersi in un sommergibile con equipaggio, come Alvin."

"Quando guardi un'immagine 2D, il tuo cervello deve estrapolare molto per riempire i dettagli, " aggiunge Maryann Kovacs, un tecnico dell'AIVL. "Questi modelli fanno il lavoro per te."

Essendo in grado di incorporare dati ottici 2-D raccolti da missioni precedenti, i modelli consentono inoltre ai ricercatori di vedere come un sito è cambiato nel tempo. Per esempio, la metodologia è già stata applicata alle serie temporali continue e agli sforzi di valutazione del sito archeologico presso l'RMS Titanic Maritime Heritage Site.

AIVL ha iniziato la conversione dei mosaici ottici 2-D del laboratorio del sito del Titanic, che sono stati creati nel 2011. Il laboratorio incorporerà anche immagini appena acquisite dal leggendario sito del relitto che cattura ancora l'immaginazione del pubblico più di 100 anni dopo che la nave di lusso affondò durante il suo viaggio inaugurale.

"Possiamo imparare cose dal sito del Titanic su ciò che accade alle navi in ​​acque profonde nel tempo, " Dice Lange. "Ci sono pochissimi posti sul fondo dell'oceano in cui abbiamo una storia di 25 anni di ciò che è successo lì. E questi modelli ottici 3D consentiranno alle persone di vederlo come mai prima d'ora".

Oltre a favorire la scienza e la ricerca, Lange afferma che la tecnica è uno strumento generico con un gran numero di possibili applicazioni in tutto, dall'istruzione, produzione e industria cinematografica.