Ved hjelp av fotogrammetri fanger dykkere skipsvrak under Seattle Waters

Seattle er en isthmus.

På østsiden av byen ligger ferskvannssjøen Washington, mens i vest finner du det salte vannet i Puget Sound. Lake Washington ble skapt da en isbre gikk over landet for tusenvis av år siden, og er hjemsted for alger, dyreplankton, og noe PCB-forurenset fisk. Takket være tilgangen til havet blir Øresund av og til besøkt av spekkhoggere.

På bunnen av disse to vannmassene begynner imidlertid landskapet å endre seg. Dykkere har funnet sverd, tequilaflasker, søppelposer og gammelt bærbare datamaskiner. Det er også mer historisk betydningsfulle gjenstander, som fly og skipsvrak.

Selv for de med utstyr og trening til dykke over 100 fot i kaldt vann kan det være en utfordring å få en følelse av hvordan disse vrakene virkelig ser ut. "Sykten er ganske dårlig, så vi kan ikke se så langt," sa Kees Beemster Leverenz til Digital Trends. "Og på toppen av det er det nesten ikke noe lys som trenger ned forbi de første par dusin fotene, kanskje 70 fot eller så." Beemster Leverenz er en Microsoft-programvareutvikler om dagen, dykker om natten og på mange helger. Han er en del av

Globale undervannsutforskere (GUE), en ideell organisasjon som utdanner dykkere og hjelper til med å bevare vannmiljøer. Ved hjelp av fotogrammetri håper han å bringe noen av disse sunkne fartøyene til overflaten i form av 3D-modeller.

Mars angrepet

I 2011, et team som inkluderte noen GUE-dykkere lokaliserte Mars i Østersjøen. Senket under et slag i 1564 kunne det svenske krigsskipet inneholde så mange som 900 sjømenn. Det er massivt og, takket være det mørke, kalde nordiske vannet, ganske godt bevart. Det er ingen måte å gjenopprette det 200 fot store tre-mastet skipet, men forskerne var spente på å lære mer om det berømte vraket. I stedet for å sende en haug med forskere 250 fot under, utviklet de en måte å bringe skipet til live med fotogrammetri.

Ved å ta laserskanninger og tusenvis av bilder av plankene, kanonene, mastene og så videre, klarte professor Johan Rönnby ved Södertörn University og teamet hans å fange skipet fra alle vinkler. Deretter setter programvare sammen bildene for å lage en 3D-modell som forskere kan spinne og zoome inn på, noe som gir dem muligheten til å se detaljer, men også få en følelse av hvordan skipet så ut da det var hel.

Da Beemster Leverenz hørte om Mars-prosjektet, bestemte han seg for å bruke noen av teknikkene på vrak i Seattle-området. Det var nok å velge mellom. Bare i Lake Washington er det minst syv flyvrak, et dusin kullbiler som gled over bord i en lekter, og hundrevis av båter. I løpet av tiårene har dykkere oppdaget mange av dem, veiledet av sonardata fra National Oceanic and Atmospheric Administration.

Dyp, mørkt hav

I likhet med Østersjøen er Lake Washington mørk og kjølig. Den er også full av sedimenter. Rør opp møkka på bunnen, så kan du like gjerne overflaten for dagen. Bildene dine kommer bare til å vise grumsete vann, kastet grønngult av lyset.

Forholdene i Lake Crescent, omtrent 100 miles nordvest for Seattle, er svært forskjellige fra Lake Washington. Takket være det klare vannet og omgivelseslyset klarte Kathryn Arant, en annen GUE-dykker, raskt å ta de rundt 200 bildene som trengs for fotogrammetrien til en 1927 Chevrolet liggende på siden i 170 fot vann.

[iframe-embed url="" https://sketchfab.com/models/805e79f2ab444e0a8574e3d384e217e0/embed? autostart=1&autospin=0.1″ størrelse=”xlarge” height=”500px”]

Bilen ble først funnet i 2002, og løste mysteriet om hva som skjedde med et ungt par, Russell og Blanch Warren, som ble savnet i 1929. På grunn av de svingete, ikke-asfalterte veiene rundt Lake Crescent, hadde det blitt antatt at bilen deres gikk i vannet. Med Arants bilder og Agisoft Photoscan-programvaren, er resultatet en modell som viser Warren-bilen ned til speedometer og fortsatt oppblåste dekk.

Bilen var et av GUE Seattles første forsøk på fotogrammetri. Det tok Beemster Leverenz og hans meddykkere noen forsøk for å få taket på prosessen. De startet med å bruke GoPros, beskyttet med undervannshus. Raskt skjønte de at de trengte bedre kameraer og mer lys. De kjøpte 33 000 lumen lysstenger som vil blende deg hvis du ser inn i dem når du slår dem på. Til tross for deres intense lysstyrke, trenger de fire for å til og med lage et bulk i mørket over 100 fot fra overflaten. "Vi er i stand til å gjøre det som ser ut til å være virkelig dårlig sikt til ujevne sikt," sa Beemster Leverenz.

Prikk-til-prikk

"Jeg liker å si at det enkleste du noen gang kan dokumentere er en kuppel som ikke har noen små biter som stikker ut, som ikke har vinger eller propeller som gjør ting vanskelig, sa Beemster Leverenz. Warren-bilen var ganske nærme. Fly er vanskeligere. Dykkere må balansere å få alle detaljene med å ikke overvelde programvaren. "Det er viktig å være sparsommelig der du kan med bilder," sa han.

For ett flyvrak, en PBM Mariner, tok GUE-teamet rundt 5500 bilder. Det er bare ett av disse flyene igjen intakt - over havet uansett - på Pima Air and Space Museum i Arizona. Flybåten var vanskelig å frakte på land, så det meste ble skrotet. En senket i Lake Washington i 1949. Marinedykkere prøvde å få flyet til overflaten på 1990-tallet, men lyktes bare i å bryte halen av. Flertallet er fortsatt rundt 70 fot under vann.

Det er også praktisk talt i Pima-museet, takket være GUEs fotogrammetriinnsats. Sammen med Dr. Megan Lickliter-Mundon, en undervanns luftfartsarkeolog, skapte de en 3D-modell av det sjeldne planet, som sitter ved siden av den gjenvunnede halen.

Å gjenskape vrak som PBM Mariner og et annet sunket fly, PB4Y-2, krever mange bilder, som igjen tar mye prosessorkraft. Først analyserer programvaren bildene og begynner å stille dem opp. Den gjenkjenner visse objekter, et ror, en vingeklaff, og begynner å kartlegge dem ved å bruke bilder av samme objekt tatt i forskjellige vinkler. Dette kalles en punktsky, som Beemster Leverenz sammenligner for å koble sammen prikkene. Formen er der; det er bare ikke fylt ut.

Deretter kobler datamaskinen disse prikkene til en maske. "Nettinget har faktisk ikke fargen til det," sa han. "Det er veldig likt å sette sammen en plastmodell før du malte den." Det hvite nettet ser ut som et fly, men det har ikke detaljene og definisjonen som trengs for å skille visse deler. Det tredje trinnet er å legge detaljene fra bildene på toppen av nettet, typen "farge i"-prosess.

For GUEs siste prosjekt, PB4Y-2, var Beemster Leverenz i stand til å rekruttere en ikke-dykker til å hjelpe. Patrick Goodwin jobber for Terning, som lager Battlefield-videospillserien. Han og Beemster Leverenz har en felles venn og begynte tilfeldigvis å diskutere fotogrammetri via stemmechat mens de spilte et videospill sammen. Terning bruker fotogrammetri for realistisk å bringe gjenstander og steder fra den virkelige verden – som Alpene – inn i spill. Goodwin optimaliserer modellene for å gjøre dem brukervennlige. Hvis de er for detaljerte, blir de for overbelastet med data til å snurre og lar deg se vraket fra alle vinkler. Flyets nagler trenger for eksempel ikke å bygges inn i modellen når de kan projiseres på toppen i stedet. Det er som forskjellen mellom å male individuelle striper eller slå på et dekal.

I tillegg hjelper Goodwin med å gjengi noe av miljøet rundt vraket. "Hvis du vil lage en modell av et tomt hvitt rom, kan du ikke gjøre det," sa Beemster Leverenz. Programvaren trenger kontrast for å lage modellen. Flyet selv har det, men bakken det hviler på gjør det ikke. "Det er bare en slags flat grønnaktig, gulaktig ingenting," sa han. Men det er nødvendig å gi kontekst. Uten det, "ender du opp med en modell av et fly som ikke ser ut som det faktisk har krasjet inn i noe," la han til. Noen ganger kommer kontrasten fra uventede steder - en krøllet Target-veske eller en rød solokopp. Disse festkoppene er allestedsnærværende, og dukker opp som røde flekker i noen av GUEs fotogrammetrimodeller.

Selv om alle overlevde både PB4Y-2 og PBM Mariner-forlisene, er det deprimerende at menneskeskapte gjenstander forsøpler disse vanngulvene - selv om de blir gjenvunnet av livet i havet. Det er måter å bruke fotogrammetri for å hjelpe naturen også, sa Beemster Leverenz. De Marine and Science Technology Center i Des Moines, Washington har vurdert å opprette en kunstig rev i Puget Sound — for å erstatte vannfylte VW-biller og andre erstatningsmaritime miljøer. Fotogrammetri kan være en ikke-destruktiv måte å måle revets vekst over tid. Forhåpentligvis holder den seg fri for solokopper.

Redaktørenes anbefalinger

• Hvordan tid på dagen påvirker læringsevnen, og hvordan du kan bruke den til din fordel
• Hvordan en leksjon fra lotusblomster kan gi oss selvrensende solcellepaneler
• Fotonyheter: Olloclips siste bringer front- og baklinser til nye iPhones