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Multispektrale Sensortechnik und KI finden Unterwasser-Blindgänger
Küstennahe Unterwasser-Blindgänger gefährden Touristen und Schifffahrt. Mit MiDAR und KI sollen sie zuverlässig erkannt werden.
Mittels Fluid Lensing und MiDAR entstehen klarerere Aufnahmen von küstennahmen Unterwasserabschnitten, die das Aufspüren von UXO möglich machen.
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It was translated with technical assistance and editorially reviewed before publication.
Ein Forschungsteam der Rosenstiel School der University of Miami hat ein bildgebendes Verfahren entwickelt, das Unterwasser-Blindgänger aus der Luft erkennen kann. Das Verfahren funktioniert in flachen Gewässern bis zu 10 m Tiefe in Küstennähe. Nicht explodierte Kampfmittel (unexploded ordnance – UXO) lassen sich damit präzise aufspüren und können dann beseitigt werden.
Diverse weltweite Konflikte haben in den Weltmeeren zahlreiche Blindgänger hinterlassen. Dabei handelt es sich etwa um nicht explodierte Bomben, Minen und Artilleriegranaten, die bis heute nicht geborgen, entschärft und entsorgt wurden. Besondere Gefahr geht von solchen UXO aus, die in Küstennähe nur wenige Meter unter der Meeresoberfläche liegen. Sie gefährden etwa Badetouristen, Meeresbewohner und sind zugleich ein Risiko für küstennahe Schifffahrtswege.
„Nicht explodierte Kampfmittel in flachen Gewässern stellen nach wie vor eine ernste globale Herausforderung dar. Unsere Ergebnisse zeigen eine skalierbare Lösung für den Einsatz aus der Luft, die dazu beitragen kann, die Erkennungsgenauigkeit zu verbessern und für sicherere Küstenbereiche zu sorgen“, erklärte Ved Chirayath, Inhaber des Vetlesen-Lehrstuhls für Geowissenschaften am Institut für Ozeanwissenschaften.
Das Aufspüren solcher Blindgänger ist aufwendig und teuer. Häufig dafür genutzte Sonarsysteme funktionieren in flachen Gewässern nur unzuverlässig. Optische Systeme werden durch Sandbewegungen im Wasser und durch Verzerrungen durch Wellenbewegungen getäuscht. Wellen wirken dabei wie bewegliche Linsen, die zu Verzerrungen führen und Unterwasserobjekte verschwommen erscheinen lassen.
Die Wissenschaftler der Rosenstiel School haben ein optisches Verfahren entwickelt, das diese auftretenden Verzerrungen minimiert und klarere Bilder vom Meeresboden liefert, wie aus der Studie „Automated airborne detection of underwater munitions using NASA multispectral passive and active MiDAR Fluid Lensing“ hervorgeht, die in Frontiers in Marine Science erschienen ist.
Das System der Forscher benutzt zwei von der US-amerikanischen Weltraumagentur NASA entwickelte Techniken: Fludid Lensing und MiDAR (Multispectral Imaging, Detection, and Active Reflectance). MiDAR setzt auf ein multispektrales Sensorsystem auf, bei dem Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen in das Wasser geschickt wird. Die Tiefen des Ozeans können so besser ausgeleuchtet werden. Fluid Lensing setzt dagegen bei den durch das Wasser und Wasserbewegungen verursachten Verzerrungen an. Dabei handelt es sich um einen Algorithmus, der wellenbedingte Verzerrungen in Echtzeit aus oberhalb der Wasseroberfläche aufgenommenen Bildern eliminiert, sodass klarere hochauflösende Unterwasserbilder zur weiteren Auswertung vorliegen. Aufgenommen werden die Bilder von Drohnen, die an den Küsten entlang fliegen und die Kartographierung vornehmen.
Die hochauflösenden Drohnenaufnahmen werden von einem KI-Modell ausgewertet, das darauf trainiert ist, die spezifischen Strukturen von Bomben und Munition zu erkennen. Das System ist nach Angaben der Forscher dazu in der Lage, deren Strukturen zu erkennen und etwa von Felsen und Korallen zu unterscheiden. Das soll auch dann gelingen, wenn die UXO durch Sedimentablagerungen und natürlichem Bewuchs teils überdeckt werden.