Advanced Imaging and Visualization Laboratory (AIVL) vid Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) i samarbete med Marine Imaging Technologies har utvecklat en revolutionerande ny multifunktion, undervattensavbildningssystem som kan generera ultra-high definition television (UHDTV) video, 2-D mosaikavbildning, och 3D-optiska modeller av havsbottenobjekt och miljöer. Den nya toppmoderna tekniken testas för närvarande på flera nedsänkta skeppsbrottplatser i både USA och Europa.

"Dessa nya bildsystem kan visualisera stora områden på havsbotten och skeppsbrott vid optiska upplösningar som inte tidigare kan erhållas och representera en verklig paradigmförändring i vår förmåga att avbilda och tolka objekt och funktioner på havsbotten, "säger William Lange, direktör för AIVL.

Den banbrytande tekniken kommer att möjliggöra snabb produktion av 3-D optiska volymetriska modeller av havsbotten-bilder som forskare kan snurra för att se från alla håll, och zooma in för att visuellt utforska runt och inuti objekt eller havsmiljöer. Dessa modeller hjälper till att förändra hur forskare undersöker studieområden, som korallrev, marina skyddade områden, havsarv, och till och med platser för farligt material.

Utvecklad av AIVL i samarbete med National Park Services Submerged Resources Group och Marine Imaging Technologies, de nästan millimeter exakta 3D-modellerna är byggda med digitala optiska bilder, snarare än lasrar. Till skillnad från 3D-bilder, som möjliggör en statisk vy i tre dimensioner, dessa modeller kan representera volymen på ett objekt från alla sidor med högupplöst, tillåter, för första gången, visuell utforskning i våg som närmar sig vad människor ser i luften.

"Denna nya teknik gör det möjligt för oss att praktiskt utforska undervattensvärldar, såsom de runt hydrotermiska ventilationsställen, säger Lange, "och hjälpa oss att bättre förstå strukturen och livslängden för nedsänkta objekt, såsom rörledningar och sjunkna marina kulturarv. "

För närvarande, 3D-modeller tar månader av bearbetning tillbaka i labbet. Men det nya undervattensbildsystemet gör modellerna möjliga på kortare tid - även under expeditioner till sjöss.

"Det här är verkligen spännande eftersom djuphavet är ett rike med mycket begränsad tillgång, "säger Tim Shank, en djuphavsbiolog vid WHOI. "Även när forskare kan dyka i en dränkbar, som det mänskliga ockuperade fordonet Alvin, vi har vanligtvis bara några timmar på havsbotten per dag. På grund av det stora trycket som ökar med havsdjup, det är omöjligt att kliva ur suben och uppleva terrängen och dess blomstrande ekosystem i tre dimensioner. "

"Dessa 3D-modeller med hög upplösning gör att vi visuellt kan gå genom havsbottenlandskapet bland de biologiska samhällena som bor där, ungefär som en viltbiolog skulle gå genom en regnskog, "tillägger Shank, som planerar att samarbeta med AIVL för att generera 3D-modeller av djuphavskorallekosystem utanför Colombias kust under en expedition dit senare i år.

Vanligtvis, efter en forskningsexpedition till sjöss, forskare tillbringar veckor med att granska stillbilder och video som samlats in av undervattensfordon eller andra instrument. Lange säger att de nya modellerna kommer att hjälpa till att effektivisera processen att tolka data.

"Istället för att behöva titta på hundratusentals enskilda bilder, forskare kan undersöka en enda högupplöst 3D-optisk modell, "Lange säger." Det låter dem se djup, skala och sammanhang, vilket är vad de flesta forskare tycker om att kunna dyka i en bemannad dränkbar, som Alvin. "

"När du tittar på en 2-D-bild, din hjärna måste göra mycket extrapolering för att fylla i detaljerna, "tillägger Maryann Kovacs, en tekniker på AIVL. "Dessa modeller gör jobbet åt dig."

Genom att kunna införliva 2-D optisk data som samlats in från tidigare uppdrag, modellerna låter också forskare se hur en webbplats har förändrats över tid. Till exempel, metoden tillämpas redan på de fortsatta tidsserierna och arkeologiska platsbedömningsinsatserna vid RMS Titanic Maritime Heritage Site.

AIVL har påbörjat konvertering av laboratoriets 2-D optiska mosaik på Titanic-webbplatsen, som skapades 2011. Labbet kommer också att innehålla nyförvärvade bilder från den legendariska vrakplatsen som fortfarande fångar allmänhetens fantasi mer än 100 år efter att lyxfodret sjönk på sin jungfrufärd.

"Vi kan lära oss saker från Titanic -webbplatsen om vad som händer med fartyg i djuphavet över tid, "Lange säger." Det finns väldigt få platser på botten av havet som vi har en 25-årig historia av vad som har hänt där. Och dessa 3D-optiska modeller gör att människor kan se det som de aldrig har gjort tidigare. "

Förutom att gynna vetenskap och forskning, Lange säger att tekniken är ett generiskt verktyg med ett stort antal möjliga tillämpningar inom allt från utbildning, filmproduktion och industri.