麻省理工学院的工程师们建造了一台无需电池的无线水下相机，可以帮助科学家探索海洋的未知区域，跟踪污染或监测气候变化的影响。

根据发表在《自然通讯》杂志上的一篇新论文，麻省理工学院的工程师们制造了一种无线，无电池的水下相机，它可以在消耗很少电力的情况下自行收集能量。

该系统可以拍摄远距离水下物体的彩色照片——即使在黑暗的环境中，也可以无线传输数据，以实时监控水下环境，帮助发现新的稀有物种或监控洋流，污染或商业和军事行动。

无电池无线水下摄像机

我们已经拥有各种水下图像拍摄方法，但据研究人员称，大部分海洋和海洋生物尚未被观测到这是因为大多数现有的水下图像捕捉方法都需要连接到船只，水下无人机或发电厂进行供电和通信

那些不使用网络共享的方法必须包含电池电量，这限制了它们的使用寿命虽然原则上可以从海浪，水下洋流甚至太阳光中收集能量，但增加必要的设备会导致水下相机更加笨重和昂贵

因此，麻省理工学院的团队着手开发一种无需电池的无线成像方法的解决方案设计目标是尽量减少所需的硬件他们还希望将功耗降至最低，因此他们使用廉价的现成成像传感器

但是这个传感器只能产生灰度图像该团队还需要开发一种低功耗的闪光灯，因为大多数水下环境没有太多的自然光

概述了水下后向散射成像系统的工作原理。

事实证明，这两个挑战的解决方案结合了红色，绿色和蓝色led使用相机的红色LED进行原位照明，用它的传感器捕捉图像，然后用绿色和蓝色LED重复这个过程

合著者法德尔·阿迪布说:我们小时候上美术课的时候，老师就告诉我们，我们可以用三种基本颜色做出所有的颜色

图像数据编码成比特后，传感器依靠压电声学背散射进行超低功耗通信，而不是电池这种方法不需要产生自己的声信号，而是通过调制入射水声的反射，一次传输一个数据

该数据被能够恢复调制模式的远程接收器拾取，然后二进制信息被用于重建图像研究人员估计，他们的水下相机的能效比同类相机高10万倍左右，可以连续运行数周

当然，该团队建立了一个概念验证原型，并进行了一些测试，以证明他们的方法是有效的例如，他们对新罕布什尔州东南部凯泽池塘的污染和外部照明控制环境中的非洲海星进行了成像后一张图像的分辨率足以捕捉到海星五条手臂上的各种结节

水下后向散射成像获得的样本图像

该团队还能够使用他们的水下无线摄像机在几天内监控水生植物的生长，并检测和定位常用于水下跟踪和机器人操作的视觉标签该相机实现了高检测率和高定位精度，距离约为3.5米研究人员认为，使用更高分辨率的传感器可以实现更长的探测范围根据在马萨诸塞州东部查尔斯河进行的测试，距离也是相机能量收集和通信能力的一个因素正如预期的那样，这两个关键能力都伴随着距离的减小而降低，尽管相机成功地将数据传输到距离接收器40米的距离

就个人而言，这种相机最令人兴奋的应用之一是在气候监测的背景下，Adib说我们正在建立气候模型，但我们缺乏95%以上海洋的数据这项技术可以帮助我们建立更准确的气候模型，更好地了解气候变化如何影响水下世界

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