Efficient topology estimation for large scale optical mapping

Large scale image mosaicing methods are in great demand among scientists who study different aspects of the seabed, and have been fostered by impressive advances in the capabilities of underwater robots in gathering optical data from the seafloor. Cost and weight constraints mean that lowcost Remotely operated vehicles (ROVs) usually have a very limited number of sensors. When a low-cost robot carries out a seafloor survey using a down-looking camera, it usually follows a predetermined trajectory that provides several non time-consecutive overlapping image pairs. Finding these pairs (a process known as topology estimation) is indispensable to obtaining globally consistent mosaics and accurate trajectory estimates, which are necessary for a global view of the surveyed area, especially when optical sensors are the only data source. This thesis presents a set of consistent methods aimed at creating large area image mosaics from optical data obtained during surveys with low-cost underwater vehicles. First, a global alignment method developed within a Feature-based image mosaicing (FIM) framework, where nonlinear minimisation is substituted by two linear steps, is discussed. Then, a simple four-point mosaic rectifying method is proposed to reduce distortions that might occur due to lens distortions, error accumulation and the difficulties of optical imaging in an underwater medium. The topology estimation problem is addressed by means of an augmented state and extended Kalman filter combined framework, aimed at minimising the total number of matching attempts and simultaneously obtaining the best possible trajectory. Potential image pairs are predicted by taking into account the uncertainty in the trajectory. The contribution of matching an image pair is investigated using information theory principles. Lastly, a different solution to the topology estimation problem is proposed in a bundle adjustment framework. Innovative aspects include the use of fast image similarity criterion combined with a Minimum spanning tree (MST) solution, to obtain a tentative topology. This topology is improved by attempting image matching with the pairs for which there is the most overlap evidence. Unlike previous approaches for large-area mosaicing, our framework is able to deal naturally with cases where time-consecutive images cannot be matched successfully, such as completely unordered sets. Finally, the efficiency of the proposed methods is discussed and a comparison made with other state-of-the-art approaches, using a series of challenging datasets in underwater scenarios

Taller del proyecto AVORA, robot submarino de la ULPGC-PLOCAN dentro de Ciberlandia 2013

Celebrado el 24 de mayo en el Edificio de Informática y Matemáticas de la ULPGC

Análise de uma amostragem de caça submarina na Ilha Terceira, no período de 1992 a 2012 : comparação com dados de pesca artesanal

Dissertação de Mestrado em Gestão e Conservação da Natureza.

Estudi, disseny i construcció d'una sonda submarina

Treball de recerca realitzat per un alumne d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2008. S’ha construït una sonda submarina a partir dels següents requeriments: havia de ser senzilla i barata, amb mobilitat en totes les direccions i hauria de poder visualitzar el medi per on es desplaçaria. Un cop construïda la sonda es formularen tres hipòtesis relatives a la resistència que oposa l’aigua al desplaçament de la sonda en funció de la profunditat, la temperatura i la viscositat de l’aigua. Després d’haver observat el comportament dels cossos submergits en un fluid, es va dissenyar la sonda submarina d’acord amb el principi d’Arquimedes. Per construir i dissenyar els circuits elèctrics també es va experimentar amb diferents possibilitats; finalment es va optar per un sistema de relès que controlés individualment cada receptor del circuit, motors i càmera submarina. Per contrastar les hipòtesis, mitjançant un dinamòmetre, es van prendre les mesures de la força de resistència de l’aigua al desplaçament de la sonda. La construcció de la sonda ha estat un èxit, ja que és perfectament estanca i té una bona maniobrabilitat, els motors permeten el moviment de la sonda en qualsevol direcció de l’espai i el senyal de la càmera submarina és prou bo per distingir els objectes que passin pel davant de la sonda i pel fons marí. Dues de les hipòtesis han estat contrastades; la tercera no: s’ha comprovat que la força de resistència augmenta amb la profunditat i amb la disminució de temperatura de l’aigua que envolta a la sonda; la hipòtesi de la viscositat no s’ha pogut contrastar.

Interpretação integrada de sísmica de alta-resolução e da morfologia submarina da costa de fiordes na patagônia central - Chile

Este estudo apresenta o uso integrado da sísmica de alta resolução e da morfologia submarina para interpretar a evolução do ambiente glacimarinho da costa de fiordes da Patagônia Central, Chile. Foram analisados registros de perfilador de fundo e subfundo 3,5 kHz e modelos submarinos 3D de sete fiordes adjacentes ao campo de gelo Patagônico Sul (Eyre, Falcon, Penguin, Europa Peel, Calvo e Amalia) e parte do canal Icy. Os registros, com cerca de 300 km de levantamento acústico, foram obtidos pelo Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada de Chile (SHOA), durante o cruzeiro de investigação científica Campo de Hielo Sur, realizado em 1995. Foram identificadas as principais fácies acústicas e geoformas sedimentares. A morfologia submarina e das bacias subaéreas adjacentes foi analisada com a elaboração de modelos tridimensionais subaéreos e submarinos e de perfis batimétricos longitudinais a partir de cartas náuticas, também do SHOA. Foram utilizadas imagens Landsat ETM+ na interpretação da geomorfologia glacial da área de entorno subaérea dos fiordes. O eixo longitudinal dos fiordes exibe morfologia irregular com bacias profundas e mostra fácies acústicas associadas ao sistema de depósitos de zonas de linha de encalhe (grounding line), às línguas de gelos flutuantes, e aos icebergs e ao gelo marinho. Refletores acústicos distinguem duas fácies principais, segundo sua configuração interna e geometria externa: caóticas e estratificadas. A geometria dos depocentros e as características dos refletores acústicos indicam a importante influência da batimetria e da topografia pré-existentes na dinâmica das geleiras e nos conseqüentes processos de sedimentação. Devido às grandes profundidades das bacias, as frentes das geleiras poderiam ser flutuantes ou aterradas ao fundo marinho. Em todo o caso, predomina um regime glacial onde o gelo está perto do ponto de fusão. É sugerido que os fiordes estudados resultam de um continuum de formas e de processos, que vão dos lineamentos e sistemas de falhas pré-existentes e controlados tectonicamente desde o Mioceno Inferior (ca. 25 milhões de anos AP), processos de denudação fluvial e de vertentes, vales fluviais modificados glacialmente e, finalmente, canais e fiordes erodidos pela ação do gelo. A tectônica originou uma topografia favorável para o desenvolvimento das geleiras, ocorreram processos de retroalimentação positiva entre aumento o da precipitação e expansão do campo de gelo no lado oeste da cordilheira. Provavelmente, as geleiras durante o Último Máximo Glacial não foram suficientemente espessas para aprofundar os fiordes, tampouco para dragar seus depósitos sedimentares para fora deles. Os processos de deposição de sedimentos caóticos acusticamente visíveis ocorreram durante o recuo das geleiras, já no Holoceno, onde elas alcançaram pontos de estabilidade, ajudadas pela morfologia dos fiordes, mesmo em águas profundas. Os depósitos estratificados localizados nas bacias intra-sills e em maiores profundidades, por sua vez, tiveram sua origem, provavelmente, das partes flutuantes do gelo, onde predominam os processos de desprendimento de icebergs (calving) e também do gelo marinho. Nessas mesmas bacias, depósitos mais profundos, não visíveis ao sistema de alta-resolução, poderiam estar preservados no fundo, pois não foram erodidos pelos sucessivos ciclos de avanço e recuo das geleiras, contendo assim informações sobre a evolução do campo de gelo ao longo do Quaternário.

La erupción submarina de La Restinga en la isla de El Hierro, Canarias: Octubre 2011-Marzo 2012

[ES]En este artículo se analiza la evolución de la erupción volcánica submarina ocurrida en la isla de El Hierro entre octubre 2011-marzo 2012.

La erupción submarina de La Restinga (2011-12) en la Isla de El Hierro

[ES] La erupción submarina de 2011-12 en El Hierro se ha ajustado a las previsiones científicas basadas en el conocimiento detallado de la geología de El Hierro, en particular, y de Canarias, en general. Ha ocurrido en la isla más joven del archipiélago, en los flancos submarinos de su edificio insular y en uno de los rifts (el S), en el que se concentra la mayor parte de volcanismo reciente de la isla. El registro de la sismicidad y deformación del terreno llevado a cabo por el Instituto Geográfico Nacional (IGN) permitió la detección temprana de la erupción volcánica y determinar su emplazamiento submarino. Sin embargo, la interpretación de estos datos por el Comité Científico Asesor (CECES), el carácter excluyente de su composición y ausencia de un buque oceanográfico en los primeros 10 días del inciio de la actividad, condujeron a la toma de medidas de Protección Civil contradictorias que generaron gran inquietud entre la población. Esta conferencia se plantea, previa explicación geológica de Canarias, El Hierro y la erupción de La restinga, como un foro donde debatir el análisis del seguimiento (ceintífico, mediático y administrativo) de esta erupción.

La erupción submarina de 2011-12 en El Hierro (Islas Canarias): cronología de eventos y gestión de la crisis

VIII Congreso geológico de España, Oviedo, 17-19 julio 2012

Colección Bimbache: en busca de las microalgas tras la erupción submarina de El Hierro

Banco Español de Algas, Las Palmas de Gran Canaria, España. Universidad de Colonia (Alemania)

Vida y muerte tras la erupción submarina del volcán de El Hierro

[ES]La erupción submarina del volcán al sur de la Isla de El Hierro, en Octubre de 2011, ofreció una oportunidad excepcional para estudiar las consecuencias ambientales sobre comunidades marinas ante cambios climáticos drásticos. La erupción dio origen a gradientes bruscos en temperatura, acidificación del agua, concentración de azufre y hierro y oxígeno disuelto, que afectó de forma desigual a los organismos marinos. Mientras que muchos peces y crustáceos sufrieron las consecuencias letales de la ausencia de oxígeno en el agua, las bacterias crecieron de forma espectacular en el foco de la erupción. Las condiciones ambientales se asemejaron a las de las fuentes hidrotermales del fondo del océano, donde se piensa que tuvo lugar el origen de la vida.

Taller de robótica submarina: manual de construcción de un ROV

[ES] Material Divulgativo para la construcción de un robot submarino operado por control remoto a nivel de estudiantes de secundaria a partir de material básico de ferretería.

Taller de robótica submarina: materiales, mejoras técnicas y adecuación al sistema educativo

[ES] Material divulgativo para la construcción de un robot submarino por parte de estudiantes de secundaria. En este segundo volumen se detalla la lista de materiales necesario y sus proveedores, mejoras técnicas de robot respecto al primer volumen y adecuación de a los proyectos docentes