Dispositivo electrónico de monitorização para oceano profundo baseado em imagem

Abstract

A monitorização das águas profundas tem sido cada vez mais um tópico de extrema relevância para a sustentabilidade do planeta e a sua conservação e várias organizações mundiais têm-se preocupado com sua monitorização e proteção. Sendo a superfície terrestre composta por mais 70% de água, pouco sabemos sobre sua enorme biodiversidade e os efeitos provocados pela atividade humana. Todo o ecossistema biológico marinho tem grande repercussão na vida do planeta, sendo de extrema importância à existência humana e se a sua preservação for ameaçada as consequências poderão ser catastróficas. Dada a esta enorme importância, é cada vez maior a motivação para monitorizar, conhecer, prever e proteger estes ambientes. As águas profundas (deep waters) são o maior dos ecossistemas conhecidos pelo homem e largamente o menos explorado, devido às difíceis condições de acesso. O desenvolvimento dos sensores de imagem e as suas altas resoluções, assim como a rápida ascen são da capacidade de tratamentos destas mesmas imagens permitem novas formas de efectuar essa monitorização. Para tal, o recurso a imagens e o seu processamento têm tido um papel fulcral na forma como projectamos e adquirimos informação sobre esse ecossistema. Com a tecnologia USB disponível já é possível e fiável a construção de sistemas mais robustos, baratos e eficientes que seja compatível com a evolução do mercado de câmaras de vídeo, sendo expectável que futuros sistemas baseados nesta tecnologia evoluam de igual maneira. Para que seja possível monitorizar de forma sustentada o deep-sea e recolher a maior quantidade de informação, a monitorização baseada em imagens é a técnica pretendida. Para o encapsulamento e housing do sistema desenvolvido foram consideradas esferas de vidro Vitrovex. Deste modo, o sistema baseado na família de microcontroladores Cortex-M7 (STM32) foi usado como plataforma de processa mento. A aquisição de imagens a partir de uma câmara de vídeo com a interface USB foi feita por intermédio do protocolo UVC. Foi feita a implementação do Software da classe de dispositivos UVC para a plataforma de desenvolvimento, conseguindo um baixo consumo de corrente. Foram implementados comandos de iluminação a partir de LED e o armazenamento da captura de imagem em memória externa. Foram ainda feitas capturas de imagens com resoluções de 320x240, as quais foram armazenadas em cartões de memória microSD com um sistema de ficheiros. O consumo médio de funcionamento obtido foi de 225µA.

Deepwater monitoring has increasingly been a topic of extreme exclusion to the sustainability of the planet and its conservation, and several world organizations have been concerned about its oversight and protection. As the earth’s surface is made up of more than 70% of water, we know little about this enormous biodiversity and the effects caused by human activity. The entire marine biological ecosystem has great repercussions on the life of the planet Earth, being of extreme importance to human existence, and threatening its preservation can lead to catastrophic consequences. Given this enormous motivation, the importance of monitoring, knowing, predicting and protecting these environments is growing. Deep Waters is the largest ecosystem known to man, and largely the least explored, due to the various and difficult conditions of access and exploitation. The use of images and their processing has played a key role in the way we project and acquire information about these ecosystems. The development of image sensors and their high resolution, as well as the rapid rise in the processing capacity of the capturing devices, reveal new ways to carry out this monitoring. Also, with the emerging technologies it is increasingly possible and reliable to build more robust systems, cheap and efficient. In order to be able to sustainably monitor deep-sea and collect the greatest amount of information, image-based monitoring is the desired technique. For the encapsulation and housing of the developed system, Vitrovex glass spheres were considered. Thus, the system based on the Cortex-M7 microcontrol ler family (STM32) was used as a processing platform. The acquisition of images from a video camera with the USB interface was performed using the UVC protocol. The implementation of the UVC device class Software for the development platform was made, achieving a low current consumption. Lighting commands from LED and the storage of the image capture in external memory were also implemented. Images were captured with resolutions of 320x240, which were stored on microSD memory cards with a file system. The average operating consumption obtained was 225µA.