Progetto Tritone Rilevamento e analisi dei banchi di Posidonia Relazione sull’avanzamento del progetto

Progetto Tritone Rilevamento e analisi dei banchi di Posidonia Relazione sull’avanzamento del progetto

Scopo del progetto. Informatizzare le informazioni ottenute delle operazioni di rilevamento e caratterizzare le praterie di Posidonia Oceanica sui fondali marini. Le scelte effettuate durante la realizzazione del sistema hanno consentito di individuare le seguenti priorità: aumentare la precisione delle conoscenze acquisite. ottimizzare i volumi e la complessità della strumentazione necessaria. aumentare le possibilità operative e le soluzioni possibili (in relazione alla tipologia di imbarcazione, condizioni meteo-marine, spazi disponibili ecc.) diminuire i costi di gestione. mantenere una modularità del sistema che permetta scelte diverse per scopi differenti.

Specifiche del sistema. Tritone è uno strumento per il telerilevamento subacqueo georiferito, sviluppato da Olpa in collaborazione con BMC Studio, composto da: un sistema di interfacciamento hardware tra gli strumenti di input per l’elaborazione dei dati. un software atto all’elaborazione, la registrazione e la visualizzazione degli stessi. Ad esso sono collegati gli strumenti di monitoraggio che forniscono i dati di input.

Specifiche del sistema. Gli strumenti di acquisizione dati sono tre con i loro rispettivi segnali di ingresso trasmessi al tritone: Segnale video in alta frequenza da telecamera subacquea Segnale NMEA standard da ricevitore GPS Segnale NMEA standard da ecoscandaglio attivo

Specifiche del sistema. Gli strumenti utilizzati a tal fine sono prodotti ad uso commerciale e non sono stati modificati per la loro implementazione. Ciò comporta i seguenti vantaggi: Facile sostituzione dei singoli strumenti vasta gamma di scelte per prestazioni e costi. facile assistenza tecnica.

L’hardware L’architettura hardware di Tritone si basa principalmente su una scheda di acquisizione (Black Box) che riceve i dati dai tre diversi strumenti e li restituisce al software per una loro elaborazione. Il tutto avviene attraverso un comune computer portatile (di fascia media) tramite porte USB.

GPS ES/FF OSD CAM Schema delle periferiche utilizzate (progettazione attuale) NOTEBOOK GPS Microprocessore dedicato ES/FF OSD CAM

Il Software È composto da un programma utilizzabile da qualsiasi pc di uso commerciale. Permette la gestione dei segnali in ingresso sul notebook e il loro salvataggio con scelta di parametri qualitativi (video in diverse risoluzioni). Le sue funzioni sono: elaborare i segnali provenienti dalla strumentazione restituire i risultati con la possibilità di salvarli visualizzare il monitoraggio durante l’esecuzione (Live Mode) visualizzare precedenti lavori effettuati (File Mode)

Il Software (screenshot software Tritone) Riquadro Mappa Live/file Mode Opzioni File Riquadro Mappa Riquadro Video Coordinate Punti aggiuntivi Tracciato Snapshot Aggiuntive Controlli di riproduzione Barra di scorrimento

Elaborazione dei dati. Il risultato dall’elaborazione dei segnali è costituito da due files: File video in formato ad alta definizione (PAL, non compresso) del tracciato registrato dalla telecamera. File di testo contenente le informazioni relative ai waypoint della rotta eseguita (punti gps, profondità, data e ora)

Elaborazione dei dati. Sia il file video (.avi) che il file di testo (.txt) sono consultabili dai comuni software di utilizzo. È inoltre possibile utilizzare simultaneamente entrambi i files, attraverso il software Tritone (File Mode), analizzando registrazione video e rotta relativa in contemporanea, seguendone lo svolgimento istante dopo istante.

Elaborazione dei dati. Il file di testo permette altresì una facile integrazione con programmi di cartografia georiferita (GIS) sui quali è possibile importare i waypoint e tracciare le rotte seguite dalla telecamera per lo sviluppo di tematismi e caratterizzazioni delle aree monitorate.

Specifiche dei dati. I dati di input vengono trasmessi con frequenza massima di un dato al secondo, secondo le specifiche dello strumento più “lento”. È possibile diminuire la frequenza di campionamento dati (GPS, ECO), attraverso il pannello delle impostazioni del software Tritone, nel caso non interessassero rilevazioni geografiche troppo frequenti sul percorso (es: ridurre quantità di dati non indispensabili). E’ inoltre possibile definire diversi formati di qualità per la registrazione video, lasciando la massima definizione strumentale possibile (formato PAL, 720x480) oppure scegliendo formati compressi (352x240, 320x240) per ridurre lo spazio necessario all’archivio.

Specifiche dei dati. La precisione dei dati si riferisce alle specifiche dell’apparecchiatura utilizzata e non al sistema. Cambiando gli strumenti di acquisizione è possibile variarne i limiti in accuratezza, precisione e affidabilità del dato, in relazione sia agli scopi sia ai costi. Ad oggi la strumentazione utilizzata offre le seguenti specifiche: Ecoscandaglio con precisione di 0.10 metri e frequenza 1 dato al secondo. Antenna GPS con integrazione differenziale EGNOS (European Geographic Navigation Overlay System) che permette una correzione del posizionamento a meno di un errore (minimo) di 2 metri. Telecamera a colori Global Vision, con obbiettivo a grande apertura (>70°), campo visivo 360°(rotazione) e supporto luminoso (8 led). Provvista di cavo ombelicale a piccolo diametro (4,2mm) rinforzato

Sviluppi. Sono in attuale sviluppo tre diverse implementazioni al sistema Tritone. integrazione di cartografia GIS nella finestra di “rotta” del software tritone. monitoraggio della profondità della telecamera in relazione al fondale. automatizzazione dell’analisi sulle immagini (per Posidonia oceanica)

Sviluppo 1. GIS & Tritone. Sarà possibile “caricare” mappe georiferite della zona di campionamento direttamente sul software Tritone. Ciò permetterà: immediato orientamento delle rotte di indagine durante le operazioni di monitoraggio. semplice interpretazione e analisi delle riprese subacquee in relazione al posizionamento. facile integrazione con precedenti studi e caratterizzazioni del fondale.

Sviluppo 2. Profondità telecamera. Conoscere la profondità effettiva della telecamera permetterà di: quantificare l’area inquadrata e quindi calcolare la superficie di fondale monitorato. definire un grado di libertà nella posizione della telecamera rispetto all’imbarcazione, diminuendo l’errore di posizionamento geografico del sistema.

Sviluppo 2. Profondità telecamera. Si utilizzerà un profondimetro per immersioni subacquee posizionato direttamente sulla culla della telecamera e in grado di registrare il profilo di immersione. In post-produzione il profilo di profondità verrà affiancato agli altri segnali d’entrata e fornirà la posizione relativa della telecamera dal fondo, secondo dopo secondo. Il profondimetro scelto per tale scopo è Uwatec Aladin Tec.

GPS ES PR OSD CAM Schema delle periferiche utilizzate (implementazione profondimetro) NOTEBOOK GPS ES Microprocessore dedicato PR OSD CAM

Sviluppo 3. automazione analisi biocenosi (P. Oceanica). È in fase di ricerca un sistema di riconoscimento dell’immagine che permetta di automatizzare alcune fasi di analisi delle immagini video e la successiva caratterizzazione del fondale marino attraverso esse. Attraverso il riconoscimento delle forme e dei colori, sarà possibile interpretare le riprese subacquee direttamente attraverso Tritone, definendo per esempio il grado di ricopertura del fondale. Questo non solo potrà alleggerire il normale lavoro di caratterizzazione del fondale, ma anche di rendere l’errore statisticamente costante in quanto libero dall’ interpretazione soggettiva dell’operatore.

Problematiche da risolvere: Rilevamento e Sovraimpressione dati Il problema principale è l’individuazione della posizione della telecamera in funzione della posizione rilevata del natante. Siamo in grado, con una buona approssimazione di definire la profondità relativa (incertezza inferiore a 0.1 mt), ma non la posizione.

Problematiche da risolvere: Estrazione di un filmato e relativi dati di tracciato Si ha un problema a livello di frequenza di campionamento 1 dato al secondo per ogni valore di: Posizione Profondità relativa Profondità assoluta È necessario ipotizzare nel secondo un movimento lineare della telecamera Condizioni ambientali stabili e velocità del natante regolare

Problematiche da risolvere: Calcolo dell’area inquadrata da un dato fotogramma È necessario innanzi tutto conoscere le qualità e capacità ottiche della camera. Stiamo effettuando prove sperimentali pratiche per individuare i valori di riferimento dell’angolo di campo In secondo luogo, ma altrettanto importante, è necessario conoscere l’angolo di incidenza del piano focale rispetto al fondale inquadrato, supponendo una certa regolarità nel fondale.

Prossimi sviluppi Individuazione di un sistema per monitorare l’angolazione della telecamera rispetto al fondale Ulteriori prove sperimentali per verifica il grado di incertezza dei calcoli relativi all’area inquadrata Analisi qualitativa delle immagini “catturate” dai filmati, tramite riconoscimento di forme e colori

Esempio: Monitoraggio margine posidonieto In questo esempio sono stati selezionati alcuni intervalli di videoripresa effettuati ad Imperia nel tentativo di individuazione del margine della pateria di posidonia. Fasi della ripresa: 1 – entrata nel posidonieto. 2 – riprese sopra la prateria di posidonia 3 – individuazione margine e fine prateria 4 – nuova individuazione del margine 5 – ripresa lungo il margine del posidonieto