DSM Arbeitsmethoden

Hydroakustische Detektion, Quantifizierung und Monitoring der freien Gasfreisetzung

In den letzten Jahren haben wir eine Methode zur Verwendung von Singlebeam-Echolotsystemen (SBES) für die Quantifizierung des Gasflusses konzipiert und weiterentwickelt (in Überarbeitung bei L&O-Methods Software). Peter Urban entwickelt derzeit Filtermethoden für Wassersäulen-Bilddaten von Fächerecholotdaten (MBES) für eine bessere Flare-Erkennung und die Zusammenführung von Daten aus verschiedenen Survey-Reihen. Sie sind auch Teil von Peters Doktorarbeit zur Entwicklung von GasQuant II, mit der das alte GasQuant-System, das 2001 von Jens Greinert entwickelt wurde, verbessert werden soll. In seiner aktuellen Konfiguration verwendet GasQuant II ein MBES von Imagenex, das in ein vollständig autonom arbeitendes landerbasiertes System implementiert ist. Das System kann per ROV und Kabel bis zu einer Wassertiefe von 3000 m eingesetzt werden.

Zählen und Vermessen von Gasblasen

Größe, Anzahl, Aufstiegsgeschwindigkeit und Freisetzungshäufigkeit von Gasblasen sind wesentliche Parameter für direkte Flussmessungen der freien Gasfreisetzung am Meeresboden und des Auflösungsverhaltens von Gasblasen in der Wassersäule. Solche Parameter werden als Input für unsere hydroakustischen Flussschätzungen und Berechnungen für den Methantransport zur Meeresoberfläche benötigt. Die Gruppe ist an der Entwicklung der Kameraoptik und des Lichts für die 'Bubble Box' in Zusammenarbeit mit Jens Schneider v. Deimling vom FB4 beteiligt. Das Licht für die hintergrundbeleuchtete Box wurde vom neuen AUV-Kamerablitz adaptiert. Zwei um 90° zueinander ausgerichtete S/W-Kameras werden Videos mit einer Bildfrequenz von 100Hz aufnehmen. Das Licht wird synchron 'blinken', um Energie zu sparen, wenn die Box von ROVs eingesetzt wird. Automatisierte Videoanalysen werden zur Zählung und Messung der Blasengrößen verwendet.

Kamera-Kalibrierung

Moderne photogrammetrische Methoden wie das Bildmosaik oder die 3D-Rekonstruktion ermöglichen es, mit Hilfe von Bildern, die von optischen Kameras aufgenommen wurden, Entfernungen oder Volumina von Objekten in einer Szene von Interesse genau zu messen. Um robuste Ergebnisse zu archivieren, ist es wichtig, die geometrischen Eigenschaften der verwendeten Kamera zu kalibrieren. Technisch gesehen wird für jedes Pixel im Bild der entsprechende 3D-Strahl im Raum bestimmt. Die Gruppe DeepSea Monitoring interessiert sich für die Entwicklung und das Experimentieren mit Methoden zur refraktiven Unterwasser-Kamerakalibrierung. Diese Ansätze modellieren explizit die Lichtbrechung an der Unterwassergehäuse-Öffnung, was wichtig ist, um einen systematischen, geometrischen Modellierungsfehler bei späteren Messungen zu vermeiden. Basierend auf einer solchen Kalibrierung ist es möglich, Methoden wie die refraktive 3D-Rekonstruktion auf Bilder anzuwenden, die am Meeresboden aufgenommen wurden, und ein virtuelles, digitales 3D-Modell der Szene zu berechnen, das interaktiv betrachtet werden kann.

Datenbank für Bildannotationen

Die Gruppe ist an der Bildanmerkungsdatenbank BIIGLE (Bio-Image Indexing and Graphical Labelling Environment) beteiligt, die von der Biodata Mining Group der Universität Bielefeld entwickelt wurde. BIIGLE ist eine webbasierte GUI-Anwendung zur Annotation von Bildern jeglicher Art mit verschiedenen Werkzeugen in einem GUI-Framework. Die Bildannotierung ist ein wichtiges Thema für die visuelle Überwachung, um Informationen aus Bildern für/über die GIS-basierte Verarbeitung verfügbar zu machen. Im Rahmen des JPIO Projekts wird die Gruppe in enger Zusammenarbeit mit der Data Management Group von GEOMAR und Kollegen der Universität Bielefeld eine neue Version von BIIGLE bei GEOMAR implementieren. Ein neues, schiffsportables BIIGLE wurde während der bevorstehenden Kreuzfahrten zum CCZ und dem DISCOL-Gebiet während SO 239 und SO242 im Jahr 2015 eingesetzt.

Software-Entwicklung

Glücklicherweise verfügt die Gruppe über eine gewisse Kapazität zur Entwicklung von Software-Code, der von altmodischem VB6 (-> OFOP ), Python, C-sharp, C++ bis zu MATLAB reicht. Die Philosophie der Gruppe ist es, 'benutzerfreundliche' Software zu entwickeln, die z.B. hilft, schnell durch die von Voltammetriegeräten aufgezeichneten Daten zu browsen oder freie Gasflüsse zu quantifizieren (FlareHunter), die das neue Kamerasystem des AUV Abyss steuert oder die Kamerakalibrierung erleichtert. Die Software kann in den meisten Fällen kostenlos heruntergeladen werden, aber wir möchten den Überblick darüber behalten, wer sie benutzt, daher sind Kontaktangaben erforderlich.