ITMI20131701A1 - Sistema di acquisizione ed elaborazione di immagini subacquee - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Una soluzione in accordo con forme di realizzazione della presente invenzione riguarda i sistemi di monitoraggio di ambienti acquatici. In maggiore dettaglio, una soluzione in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione si riferisce ad un sistema di acquisizione ed elaborazione di immagini subacquee.

L’ambiente acquatico (ossia interno ad una massa d'acqua), in particolare l’ambiente marino, è ampiamente monitorato per svariati scopi, ad esempio per il monitoraggio di esseri viventi ( ad esempio plancton, mucillaggine, pesci), per il rilevamento di manufatti (relitti e/o ordigni bellici sommersi) e per il monitoraggio di strutture geologiche marine (come bocche idrotermali oppure per identificare movimenti franosi).

Un monitoraggio all'interno di una massa d'acqua (ad esempio, un lago, un mare o un oceano) risulta essere più complesso rispetto ad un monitoraggio in atmosfera. Una principale difficoltà nell’effettuare un monitoraggio all'interno di una massa d'acqua risiede nell’impermeabilità alle radiazioni elettromagnetiche della massa d’acqua. Infatti, misure su larga scala basate su acquisizione di immagini da postazioni remote, come una rilevazione satellitare, sono possibili solo per uno strato superficiale della massa d’acqua, mentre per investigare regioni più recondite – ovverosia, situate in profondità rispetto ad un livello superficiale della massa d'acqua, indicata come superficie nel seguito – è necessario usare strumentazione in situ, ossia immersa nella massa d’acqua.

L’uso di sensori ottici per l’acquisizione di immagini, in special modo nello spettro del visibile, dell'ambiente acquatico, ha conosciuto un’ampia diffusione in quanto è un mezzo in grado di documentare l’ambiente acquatico fornendo misure dirette ma non invasive dell’ecosistema.

In particolare, sistemi di monitoraggio di specie acquatiche implementano anche sistemi di riconoscimento delle stesse. Ad esempio, sistemi di monitoraggio del plancton noti sono in grado di identificare automaticamente plancton di dimensioni maggiori di 50 micrometri basandosi su immagini digitali dell'ambiente acquatico monitorato.

Attualmente, l'acquisizione di immagini è ottenuta principalmente tramite l’impiego di sistemi implementati in piattaforme fisse, navi oceanografiche, veicoli azionati a distanza (Remote Operated Vehicles - ROV) collegati a navi di appoggio, o altri dispositivi oceanografici come boe flottanti (drifter buoy), oppure veicoli subacquei autonomi (Autonomous Underwater Vehicles, AUV), come ad esempio profilatori verticali (profiling float) ed alianti sottomarini (seaglider).

US 2009/0115844 descrive una macchina fotografica subacquea che comprende un’unità di acquisizione immagini e un’unità di rilevazione di condizioni subacquee. Un processore è utilizzato per memorizzare le condizioni subacquee in una memoria insieme con un’immagine subacquea attualmente acquisita.

Le Richiedenti osservano che la macchina fotografica descritta in US 2009/0115844 è concepita per l’utilizzo da parte di un subacqueo nel corso di un’immersione, quindi non per operare autonomamente, anche in ambienti acquatici le cui condizioni (ad esempio la pressione dell’acqua e/o la temperatura) non consentono la presenza di esseri umani, e non per periodi di tempo anche prolungati. Le immagini vengono acquisite direttamente dal subacqueo che manovra la camera.

La domanda di brevetto internazionale WO 2013/116100 descrive un sistema fotografico per acquisire immagini subacquee panoramiche da una pluralità di punti di acquisizione immagine lungo un percorso e dati indicativi dell’orientamento e della posizione geografica della macchina fotografica nel punto di acquisizione immagine. Il sistema fotografico può includere un alloggiamento impermeabile. La macchina fotografica può anche comprendere una memoria, per memorizzare dati, accoppiata ad un modulo di acquisizione immagine, per acquisire le viste subacquee panoramiche, un sensore di posizione, per acquisire le posizioni dei punti di acquisizione immagine, ed un sensore di orientamento, per acquisire l’orientamento delle viste subacquee panoramiche nelle posizioni dei punti di acquisizione immagine.

Le Richiedenti osservano che la macchina fotografica descritta in WO 2013/116100 è concepita per acquisire immagini subacquee dell’ambiente acquatico in prossimità della superficie in condizioni di sufficiente illuminazione naturale, mentre risulta inadatta per acquisizioni di immagini a profondità maggiori e/o in condizioni di scarsa illuminazione. Inoltre, tale macchina fotografica è progettata per l’impiego in natati dotati di equipaggio.

In termini generali, la soluzione in accordo con una o più forme di realizzazione della presente invenzione si basa sull’idea di fornire un sistema di acquisizione ed elaborazione di immagini semplicemente accoppiabile ad una piattaforma fissa e/o ad un dispositivo oceanografico ed in grado di operare sia indipendentemente da tale piattaforma fissa e/o dispositivo oceanografico, sia di coordinare almeno parte del proprio funzionamento con tali piattaforme fisse e/o dispositivo oceanografico.

In particolare, uno o più aspetti della soluzione in accordo con specifiche forme di realizzazione dell’invenzione sono indicati nelle rivendicazioni indipendenti, con caratteristiche vantaggiose della stessa soluzione che sono indicate nelle rivendicazioni dipendenti.

Più specificamente, un aspetto della soluzione in accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione fornisce un sistema di acquisizione ed elaborazione di immagini di un ambiente acquatico. Detto sistema essendo accoppiabile ad una piattaforma fissa o ad un dispositivo oceanografico. Il sistema comprende un modulo di acquisizione adatto ad acquisire almeno un'immagine di un ambiente acquatico da monitorare, un modulo di controllo adatto a controllare in modo automatico il funzionamento del sistema ed elaborare e memorizzare l'almeno una immagine acquisita. Il modulo di controllo comprende un elemento controllore configurato per comandare in modo automatico l’acquisizione dell’almeno una immagine da parte del modulo di acquisizione, un elemento elaboratore configurato per elaborare l'almeno una immagine acquisita. Inoltre, il sistema comprende ulteriormente un modulo di comunicazione adatto a trasmettere a ricevitori esterni al sistema l'almeno una immagine acquisita e/o dati risultanti da detta elaborazione dell'almeno una immagine acquisita eseguita dal modulo di controllo, un modulo di alimentazione adatto a fornire energia al modulo di acquisizione, al modulo di controllo ed al modulo di comunicazione, ed un involucro adatto ad alloggiare il modulo di acquisizione, il modulo di controllo, il modulo di comunicazione ed il modulo di alimentazione, l'involucro essendo configurato per mantenere ermeticamente isolato il sistema di acquisizione ed elaborazione di immagini dall’ambiente acquatico.

In una forma di realizzazione dell’invenzione, l’almeno un’immagine comprende una pluralità di immagini, l’elemento controllore essendo configurato per determinare una frequenza di acquisizione delle immagini della pluralità di immagini da parte del modulo di acquisizione, preferibilmente sulla base di istruzioni fornite durante una fase di programmazione del sistema e/o in base ad un risultato dell’elaborazione operata dall’elemento elaboratore di almeno un’immagine precedentemente acquisita.

In una forma di realizzazione dell’invenzione, il modulo di controllo ulteriormente comprende un elemento di memoria configurato per memorizzare l’almeno un’immagine acquisita dal modulo di acquisizione e/o dati risultanti dall’elaborazione eseguita dall’elemento elaboratore.

In una forma di realizzazione dell’invenzione, il modulo di acquisizione comprende una foto/video-camera e l’involucro ermetico comprende un elemento trasparente per permettere alla foto/video-camera di effettuare l’acquisizione dell’almeno un’immagine dell’ambiente acquatico.

In una forma di realizzazione dell’invenzione, un punto focale e/o una lunghezza focale della foto/video-camera sono selezionati sulla base di caratteristiche di un soggetto da identificare e mantenuti costanti durante un’operazione del sistema.

In una forma di realizzazione dell’invenzione, il modulo di acquisizione comprende un rivelatore di luminosità adatto a misurare un grado di luminosità dell’ambiente acquatico ed un assieme di illuminazione adatto ad illuminare l’ambiente acquatico. Inoltre, l’elemento controllore è preferibilmente configurato per abilitare il rivelatore di luminosità prima dell’acquisizione dell’almeno un’immagine per ottenere il grado di luminosità dell’ambiente da monitorare e confrontarlo con un grado di luminosità di soglia, ed abilitare l’assieme di illuminazione nel caso in cui detto grado di luminosità sia inferiore a detto grado di luminosità di soglia.

In una forma di realizzazione dell’invenzione, l’elemento controllore è configurato per regolare parametri di acquisizione della foto/video-camera sulla base del grado di luminosità rilevato dal rivelatore di luminosità.

In una forma di realizzazione dell’invenzione, l’elemento elaboratore è configurato per eseguire uno o più algoritmi adatti ad effettuare un riconoscimento di oggetti dell’almeno un’immagine acquisita al fine di identificare almeno un soggetto ricercato, e preferibilmente è inoltre configurato per fornire, come dati risultanti da detta elaborazione dell’almeno una immagine acquisita, dati riferiti all’almeno un soggetto ricercato espressi tramite una pluralità di stringhe di caratteri alfanumerici, e/o fornire, come dati risultanti da detta elaborazione dell’almeno una immagine acquisita, almeno una porzione di immagine rilevante, comprendente l’almeno un soggetto identificato, estrapolata dall’almeno un’immagine acquisita.

In una forma di realizzazione dell’invenzione, il modulo di comunicazione comprende uno o più componenti elettronici adatti a trasmettere segnali a radiofrequenza in una o più bande di frequenza comprese tra 30KHz e 30GHz adatti ad essere ricevuti da opportuni ricevitori esterni al sistema.

In una forma di realizzazione dell’invenzione, il modulo di acquisizione comprende un rivelatore di profondità connesso all’elemento controllore, l’elemento controllore essendo configurato per abilitare il modulo di comunicazione in corrispondenza di una rilevazione fornita dal rivelatore di profondità di una posizione in superficie della massa d’acqua del sistema.

In una forma di realizzazione dell’invenzione, l’elemento controllore è configurato per selezionare tra la trasmissione tramite segnali a radiofrequenza dell’almeno un’immagine acquisita, dell’almeno una porzione di immagine rilevante e/o della pluralità di stringhe di caratteri alfanumerici in accordo con una o più bande di frequenza selezionate per la trasmissione tramite segnali a radiofrequenza.

In una forma di realizzazione dell’invenzione, il modulo di controllo comprende un elemento di orologio connesso all’elemento controllore per fornire un segnale di orologio utilizzato come base dei tempi, ed in cui l’elemento controllore è configurato per abilitare selettivamente una fornitura di energia dal modulo di alimentazione al modulo di acquisizione, al modulo di comunicazione, all'elemento elaboratore, ed all’elemento di memoria per un periodo di tempo indicato dalle istruzioni fornite durante una fase di programmazione del sistema determinato tramite il segnale di orologio fornito dall’elemento di orologio, indipendentemente da un'operazione della piattaforma fissa o dal dispositivo oceanografico cui è accoppiato.

In una forma di realizzazione dell’invenzione, in cui l'elemento controllore è configurato per porre il modulo di alimentazione il modulo di acquisizione, il modulo di comunicazione, l'elemento elaboratore, e/o l’elemento di memoria in una condizione di risparmio energetico quando l'elemento controllore disabilita la fornitura di energia dal modulo di alimentazione verso gli stessi.

Un altro aspetto della presente invenzione propone un dispositivo oceanografico adatto all’impiego in un ambiente acquatico per effettuare rilevazioni di parametri ambientali della stessa comprendente il sistema.

Una soluzione in accordo con una o più forme di realizzazione dell’invenzione, come pure ulteriori caratteristiche ed i relativi vantaggi, sarà meglio compresa con riferimento alla seguente descrizione dettagliata, data puramente a titolo indicativo e non limitativo, da leggersi congiuntamente alle figure allegate (in cui elementi corrispondenti sono indicati con riferimenti uguali o simili e la loro spiegazione non è ripetuta per brevità). A tale riguardo, è espressamente inteso che le figure non sono necessariamente in scala (con alcuni particolari che possono essere esagerati e/o semplificati) e che, a meno d’indicazione contraria, esse sono semplicemente utilizzate per illustrare concettualmente le strutture e le procedure descritte. In particolare:

la Figura 1 è una rappresentazione schematica di un sistema di acquisizione ed elaborazione di immagini in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione;

le Figure 2A - 2C sono un diagramma di flusso del funzionamento del sistema di acquisizione ed elaborazione di immagini in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione;

la Figura 3 è una rappresentazione schematica di un sistema di acquisizione ed elaborazione di immagini accoppiato ad una postazione fissa in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, e

le Figure 4A - 4C sono rappresentazioni schematiche del sistema di acquisizione ed elaborazione di immagini accoppiato a dispositivi oceanografici in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione.

Con riferimento alle figure, la Figura 1 è una rappresentazione schematica di un sistema di acquisizione ed elaborazioni immagini – indicato come sistema 100 nel seguito della presente descrizione– in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione.

Il sistema 100 è progettato per acquisire immagini (digitali), preferibilmente ad alta risoluzione, ed elaborare le immagini acquisite, preferibilmente estraendo informazioni dalle immagini acquisite e comunicando (ad esempio, tramite trasmissioni radio oppure satellitari) le informazioni estratte e/o le immagini, in modo sostanzialmente automatico.

Il sistema 100 comprende un modulo di acquisizione 105 adatto ad acquisire le immagini ed eventuali altre misurazioni (ad esempio, indicazioni di temperatura, pressione/profondità, ecc.) ed un modulo di controllo 110 adatto a controllare le operazioni del modulo di acquisizione 105, memorizzare le immagini ed eventuali altre misurazioni ed eseguire un’elaborazione delle stesse.

Il sistema 100 preferibilmente comprende anche un modulo di comunicazione 115 adatto a generare ed inviare segnali, come segnali in radiofrequenza, possibilmente anche segnali satellitari, ed eventualmente adatto alla ricezione e demodulazione di segnali analoghi.

Il sistema 100 comprende inoltre un modulo di alimentazione 120 connesso agli altri moduli 105, 110 e 115 in modo da fornire loro energia (elettrica) necessaria al loro funzionamento.

Vantaggiosamente, il sistema 100 comprende un involucro 123 ermetico adatto a contenere al suo interno (almeno parzialmente) i moduli 105, 110, 115 e 120.

In una forma di realizzazione alternativa (non illustrata), i vari moduli del sistema 100 possono essere racchiusi in più di un involucro ermetico, ad esempio il modulo di alimentazione 120 può essere fornito come un elemento indipendente dai restanti moduli del sistema 100; ad esempio il modulo di alimentazione 120 può essere fornito contenuto in un involucro ermetico separato dall’involucro ermetico che racchiude gli altri moduli del sistema 100, in modo da essere separato dai restanti moduli 105, 110, 115 del sistema 100, e comprendere elementi di connessione per essere connesso (elettricamente e fisicamente) ai restanti moduli del sistema 100.

Il modulo di acquisizione 105 comprende un elemento di acquisizione di immagini, come ad esempio una fotocamera e/o videocamera, indicato genericamente come foto/video-camera 125 n e l s e g u i t o d e l l a presente, preferibilmente adatto ad acquisire immagini digitali e, ancora più preferibilmente adatta a variare parametri di acquisizione (ad esempio, sensibilità e durata di esposizione). Il modulo di acquisizione 105 comprende inoltre un assieme di illuminazione 130, ad esempio una pluralità di LED (Light Emitting Diode - diodo emettitore di luce), un rivelatore di luminosità 135 ed un rivelatore di profondità 140, ad esempio adatto a rilevare una pressione esterna al sistema 100 (sostanzialmente una pressione esercitata dalla colonna d’acqua sovrastante il sistema 100) per determinare una profondità raggiunta dal sistema 100. In aggiunta, il modulo di acquisizione 105 può comprendere altri elementi di acquisizione di parametri ambientali (non mostrati), come sensori termici e/o di pressione.

Il modulo di acquisizione 105 è accoppiato al modulo di alimentazione 120 per ricevere da quest’ultimo l’energia (elettrica) necessaria al proprio funzionamento, ad esempio sotto forma di tensione e corrente erogate a rispettivi valori costanti.

Il modulo di controllo 110 comprende un orologio 145 in grado di generare un segnale (elettrico) di orologio periodico adatto a sincronizzare le operazioni del sistema 100. L’orologio 145 è connesso ad un elemento controllore 150 cui fornisce il segnale di orologio, che l’elemento controllore 150 utilizza come base dei tempi. L’elemento controllore 150 (ad esempio, implementato tramite una piattaforma hardware Arduino® o una equivalente scheda elettronica comprensiva di un microcontrollore) è accoppiato agli elementi 125, 130, 135, e 140 compresi nel modulo di acquisizione 105 ed al modulo di comunicazione 115 per coordinarli e gestirli (come sarà discusso nel seguito della presente descrizione). L’elemento controllore 150 è connesso anche ad un elemento elaboratore 155 (ad esempio, un calcolatore implementato su un’unica scheda elettronica o single-board computer) del modulo di controllo 110 per coordinare e gestire una sua operazione.

L’elemento di elaboratore 155 è adatto ad implementare algoritmi (in forma di software, hardware e/o firmware), ad esempio algoritmi di elaborazione di immagini. L’elemento elaboratore 155 è connesso ad un elemento di memoria 160 (ad esempio, una memoria non volatile di tipo flash) compreso nel modulo di controllo 110 ed adatto a memorizzare le informazioni acquisite dal modulo di acquisizione 105 ed i risultati dell’elaborazione di tali informazioni (ad esempio, immagini e/o prodotti di un’elaborazione di immagini, come descritto in seguito). Preferibilmente, l’elemento di memoria 160 è connesso alla foto/video-camera 125 e, eventualmente, ai rivelatori 135 e 140 (e/o possibili altri rivelatori compresi nel modulo di acquisizione 105) per ricevere e memorizzare direttamente dati acquisiti dagli stessi. In una forma di realizzazione della presente invenzione, l’elemento elaboratore 155 è connesso al modulo di comunicazione 115 per trasferirvi dati acquisiti da trasmettere attraverso lo stesso.

L’orologio 145, l’elemento controllore 150 e l’elemento elaboratore 155 sono accoppiati al modulo di alimentazione 120 per ricevere l’energia (elettrica) necessaria al proprio funzionamento.

Il modulo di comunicazione 115 comprende la componentistica necessaria (non illustrata nelle figure) per effettuare trasmissioni (ed eventualmente ricezioni) di dati tramite segnali a radiofrequenza (ad esempio, trasmissioni in una o più bande di frequenza comprese tra 30KHz e 30GHz) adatti ad essere ricevuti da opportuni ricevitori esterni al sistema 100. In alternativa o in aggiunta, il modulo di comunicazione può comprendere componentistica necessaria per eseguire comunicazioni via cavo; ad esempio, il modulo di comunicazione 115 può essere equipaggiato con una circuiteria adatta ad eseguire comunicazioni cablate, ad esempio secondo lo standard USB (Universal Serial Bus – bus universale seriale) e/o comunicazioni in fibra ottica. Eventualmente, il modulo di comunicazione può comprendere un elemento di georeferenziazione, ovverosia adatto a determinare una posizione geografica del sistema 100 (ad esempio, un elemento GPS – Global Positioning System, sistema di posizionamento globale).

Il modulo di alimentazione 120 comprende circuiti elettrici (ad esempio, pompe di carica, alimentatori a commutazione o SMPS - Switching Mode Power Supply, raddrizzatori, ecc.; non illustrati nelle figure) progettati per adattare valori di tensione e corrente forniti da una fonte di energia (elettrica, non illustrata nelle figure). La fonte di energia può essere disposta all’interno del sistema 100, ad esempio sotto forma di un blocco batteria (non illustrato) compreso nel modulo di alimentazione 120, oppure può essere esterna al sistema 100 (ad esempio, un blocco batteria esterno o una rete di alimentazione; non illustrati) ed accoppiata al modulo di alimentazione 120 tramite un elemento di connessione (ad esempio, un cavo elettrico – non illustrato).

L’involucro 123 è dimensionato per contenere i moduli 105, 110, 115 e 120 in modo ermetico. In altre parole, l’involucro isola i moduli 105, 110, 115 e 120 dall’ambiente acquatico in cui il sistema 100 è destinato ad essere immerso; in particolare, l’involucro 123 evita un contatto tra acqua ed i moduli 105, 110, 115 e 120 per evitare un possibile danneggiamento degli stessi. L’involucro 123 è anche progettato per resistere (ovverosia, non subire deformazioni sostanziali o incrinature) ad una pressione massima applicata determinata in base ad una profondità massima rispetto alla superficie della massa d'acqua cui il sistema 100 è disposto (o può raggiungere) durante il suo impiego. Preferibilmente, l'involucro 123 ha una forma adatta ad offrire una resistenza minima al fluido in cui è immerso; ad esempio, l'involucro 123 comprende pareti arrotondate e/o ha una forma affusolata.

In aggiunta, l’involucro 123 comprende un elemento trasparente, ad esempio un oblò, 165 per permettere alla foto/video-camera 125 di effettuare acquisizioni di immagini dell’ambiente acquatico. La foto/video-camera 125 è disposta nell’involucro 123 in modo che un obiettivo (non illustrato) della stessa sia allineato con l’oblò 165 (ad esempio allineando i centri dell’oblò 165 e dell’obiettivo della camera 125). Preferibilmente, un punto focale della foto/video-camera 125 e/o una lunghezza di focale (o zoom) sono impostati sulla base di un soggetto da identificare (ad esempio, secondo dimensioni e densità di tale soggetto) e mantenuti costanti durante il funzionamento del sistema 100 (in modo da eliminare un consumo energetico della foto/video-camera 125 associato al movimento di sue porzioni ottiche di focalizzazzione).

Vantaggiosamente, l’assieme di illuminazione 130 è disposto presso una periferia dell’oblò 165 o l’involucro 123 comprende una o più finestrelle disposte in prossimità dell’oblò 165 tramite le quali l’assieme di illuminazione 130 può irradiare luce nell’ambiente acquatico circostante; come ulteriore alternativa, una porzione illuminante (ad esempio una pluralità di calotte di corrispondenti LED) dell’assieme di illuminazione 130 è esposta su una parete esterna dell’involucro 123 in prossimità dell’oblò 165. Nei casi appena esposti, la disposizione dell’assieme di illuminazione 130 permette di illuminare una regione di ambiente acquatico circostante l’oblò 165 – e quindi inquadrabile dalla foto/video-camera 125 – di raggio proporzionale ad un'intensità luminosa emessa dall'assieme di illuminazione (per consentire di acquisire immagini anche in condizioni di illuminazione naturale insufficiente).

Vantaggiosamente, l’involucro 123 può essere dotato di una o più aperture di passaggio (non illustrate nelle figure). Attraverso tali aperture elementi come sonde (non illustrate) di sensori eventualmente compresi nel modulo di acquisizione 105 e/o una o più antenne (non illustrate) del modulo di comunicazione 115 possono affacciarsi sullo, o estendersi nell’ambiente esterno all’involucro 123. Preferibilmente, le aperture sono dotate di guarnizioni e/o altri elementi sigillanti (non illustrati) adatti a garantire una tenuta ermetica dell’involucro 123 alla pressione massima (assicurando la sicurezza dei moduli 105, 110, 115 e 120 racchiusi nell’involucro 123).

Come ulteriore aggiunta, l’involucro 123 può essere dotato di uno o più portelli (non illustrati) adatti a consentire selettivamente l’accesso a rispettivi elementi connettori (non illustrati). Tali connettori permettono di collegare in modo cablato i moduli 105, 110, 115 e 120 con elementi esterni al sistema 100. Ad esempio, l’involucro 123 può comprendere un portello per consentire selettivamente l’accesso ad un connettore USB o un connettore ottico del modulo di comunicazione 115, un portello per consentire selettivamente l’accesso ad un connettore di alimentazione del modulo di alimentazione 120 (per ricevere energia da un elemento esterno allo stesso) e/o un portello per consentire selettivamente l’accesso ad un connettore dati dell’elemento controllore 150, dell’elemento elaboratore 155 e/o dell’elemento di memoria 160 (per consentire un accesso diretto a tali elementi). Anche i portelli appena descritti sono progettati in modo da garantire un isolamento ermetico dei moduli 105, 110, 115 e 120 alla pressione massima.

Avendo descritto la struttura del sistema 100, sarà ora descritto un funzionamento dello stesso in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione.

Il sistema 100 opera in accordo ad un insieme di istruzioni fornite all’elemento controllore 150 in una fase di programmazione del sistema 100 (ad esempio, prima di essere associato ad una postazione di osservazione fissa o un veicolo subacqueo); ad esempio, registrate in una memoria istruzioni dell’elemento controllore 150 e/o nell’elemento di memoria 160 del sistema 100. L’elemento controllore 150 controlla sostanzialmente le operazioni degli elementi del sistema 100 sulla base di tali istruzioni e sull’indicazione temporale ottenuta dal segnale di orologio (ad esempio, dall'alternanza dei fronti d’onda del segnale di orologio) fornito dall’elemento di orologio 145 del modulo di controllo 110.

L’elemento controllore 150 gestisce la fornitura dell’energia (elettrica) dal modulo di alimentazione 120 agli elementi ad esso accoppiati. In particolare, l’elemento controllore 150 determina l’attivazione degli elementi dei moduli 105, 110 e 115 per un periodo di tempo indicato dalle istruzioni fornite o da un completamento di un'operazione e determinato, ad esempio, tramite un conteggio di fronti d’onda del segnale di orologio dell’elemento di orologio 145 e/o segnali di termine operazione. Preferibilmente, l'elemento controllore 150 disattiva gli elementi del sistema 100 non necessari allo svolgimento di un'operazione in corso, in modo da ridurre un consumo energetico del sistema 100 nel suo complesso. Gli elementi del sistema 100 non necessari possono essere spenti (interrompendo un loro collegamento con il modulo di alimentazione 120) oppure possono essere posti in una condizione di risparmio energetico (indicato anche come stand-by).

L’elemento controllore 150 determina anche una frequenza di acquisizione delle immagini da parte della foto/video-camera 125 (e frequenze di acquisizione di parametri ambientali da parte di eventuali altri sensori) ad esempio, sulla base delle istruzioni fornite e/o al rilevamento di un particolare evento. Ad esempio, la frequenza di acquisizione può essere definita nelle istruzioni fornite in base ad una velocità di correnti dell’ambiente acquatico cui il sistema 100 sarà soggetto e/o può essere regolata (aumentata o diminuita) in base all'individuazione o meno, operata dall’elemento elaboratore 155, di un soggetto ricercato, ossia dal risultato dell’elaborazione di una o più immagini precedentemente acquisite dall’elemento elaboratore 155.

Considerando ora le Figure 2A - 2C, le quali sono un diagramma di flusso di operazioni svolte dal sistema 100, inizialmente, è eseguita un’operazione di acquisizione di immagini. L’operazione di acquisizione di un’immagine inizia con l’elemento controllore 150 che attiva (fase 203) – ossia, abilita la fornitura dell'energia e fornisce un segnale di avvio a – il rivelatore di luminosità 135 per rilevare (fase 206) un grado di luminosità dell’ambiente acquatico (circostante l'oblò 165) da ritrarre nell’immagine digitale. Il grado di luminosità è fornito all'elemento controllore 150 che lo confronta (fase 209) con una soglia di luminosità (ad esempio, definita nelle istruzioni fornite all'elemento controllore 150 e/o calcolata sulla base di una sensibilità luminosa della foto/video-camera 125).

Se il grado di luminosità rilevato è superiore alla soglia di luminosità, l’elemento controllore 150 disattiva (fase 212) il rivelatore di luminosità 135 ed attiva (fase 215) la foto/video-camera 125 per effettuare l’acquisizione dell’immagine digitale (fase 218). Preferibilmente, l’elemento controllore 150 è configurato per regolare parametri di acquisizione della foto/video-camera 125 sulla base del grado di luminosità rilevato dal rilevatore di luminosità 135 prima di procedere con l’acquisizione dell’immagine per ottenere un’immagine acquisita ottimale. Ad esempio, l’elemento controllore 150 può essere configurato per regolare parametri di acquisizione della foto/video-camera 125 quali un tempo di esposizione (o tempo di apertura di diaframma) e/o una sensibilità luminosa (in termini di ISO, ASA e/o Din) secondo il grado di luminosità rilevato. In una forma di realizzazione alternativa della presente invenzione, l’elemento controllore 150 può essere configurato per regolare anche il punto focale e/o la distanza focale.

In caso negativo, ossia se il grado di luminosità rilevato è inferiore alla soglia di luminosità, l’elemento controllore 150 attiva (fase 221) l'assieme di illuminazione 130. Preferibilmente, l’elemento controllore 150 può controllare un’intensità luminosa fornita dal sistema di illuminazione 130 tra un’intensità minima ed un’intensità massima. Ad esempio, l’elemento controllore 150 può regolare una quantità di energia fornita al sistema di illuminazione 130 dal modulo di alimentazione 120 o regolando un numero di sorgenti luminose attive dello stesso (ad esempio, un numero di LED accesi contemporaneamente).

Dopo l’accensione del sistema di illuminazione 130, il rivelatore di luminosità 135 rileva (fase 227) un nuovo grado di luminosità. Il nuovo grado di luminosità è confrontato (fase 230) con la soglia di luminosità dall'elemento controllore 150. In caso il nuovo grado di luminosità sia maggiore della soglia di luminosità, l’elemento controllore 150 opera come precedentemente descritto, disattivando (fase 212) il rivelatore di luminosità 135 ed attivando (fase 215) la camera 125 per effettuare l’acquisizione dell’immagine (fase 218).

In caso negativo, l’elemento controllore 150 impone al sistema di illuminazione 130 un incremento di intensità luminosa emessa (fase 233). Dopodiché, il funzionamento procede iterativamente come precedentemente descritto con l’elemento controllore 150 che aziona il rivelatore di luminosità 135 per valutare il nuovo grado di illuminazione ed incrementare l’intensità luminosa emessa dal sistema di illuminazione 130 (fasi 227 - 233) fino a che quest’ultima non permette di rilevare un grado di luminosità rilevato superiore alla soglia di luminosità e quindi disattivare il rivelatore di luminosità 135 ed attivare la foto/video-camera 125 per acquisire dell’immagine digitale (fasi 212 - 218).

Quando la foto/video-camera 125 ha acquisito l’immagine digitale l’elemento controllore 150 impone una memorizzazione della stessa nell’elemento di memoria 160; alternativamente, l'immagine digitale acquisita è memorizzata direttamente nell'elemento di memoria 160 (fase 236) senza la necessità di un comando da parte dell’elemento controllore 150.

In una forma di realizzazione della presente invenzione, altri componenti, come il rivelatore di profondità 140, possono essere attuati sostanzialmente in concomitanza con l’acquisizione dell’immagine digitale e dati rilevati dagli stessi possono essere memorizzati nell’elemento di memoria 160 ed associati a tale immagine digitale. Esempi di dati che possono essere associati all’immagine digitale acquisita comprendono: un’indicazione di data ed eventualmente ora/minuto di acquisizione (ad esempio determinata utilizzando il segnale di orologio), un’indicazione di una direzione geografica (nord, sud, est ovest, ecc.) in cui è stata acquisita l’immagine digitale (ad esempio, tramite una bussola), una temperatura dell’ambiente acquatico e/o un’indicazione di una posizione geografica in cui è stata acquisita l’immagine digitale (o georeferenziazione). Ad esempio, l’indicazione geografica può essere ottenuta tramite l’elemento di georeferenziazione compreso nel modulo di comunicazione che rileva la posizione del sistema 100 quando quest’ultimo è in superficie. Al termine dell’acquisizione dell’immagine digitale e della sua memorizzazione, l’elemento controllore 150 può disattivare (fase 248) gli elementi del modulo di acquisizione 105 e (opzionalmente) l’elemento di memoria 160.

In una forma di realizzazione preferita, il sistema 100 può essere configurato per eseguire una pluralità (ad esempio, un numero definito dalle istruzioni dell’elemento controllore 150) di operazioni di acquisizione di immagine digitale (fasi 203-248), ciascuna eseguita per acquisire una rispettiva immagine, prima di procedere con operazioni successive.

Successivamente, l’elemento controllore 150 può avviare un’operazione di elaborazione dell’immagine/i digitale/i acquisita/e. Per fare ciò, l’elemento controllore 150 attiva (fase 251) l'elemento di memoria 160 (se disattivato) e l’elemento elaboratore 155 che effettua una o più elaborazioni (fase 254) sull’immagine/i digitale/i acquisita/e.

Preferibilmente, l’elemento elaboratore 155 può essere configurato per eseguire uno o più algoritmi (tramite software preferibilmente memorizzato nell’elemento di memoria 160 e/o firmware compreso nell’elemento elaboratore 155) adatti ad effettuare un riconoscimento di oggetti su ciascuna immagine digitale acquisita al fine di rilevare la presenza di uno o più soggetti ricercati (come organismi acquatici, relitti, ecc.). Ad esempio, l’elemento elaboratore 155 può implementare uno o più algoritmi di elaborazione dell’immagine (bilanciamento colori, regolazione contrasto, ecc.) per migliorare qualitativamente il contenuto pittorico dell'immagine digitale acquisita e successivamente di implementare uno o più algoritmi di riconoscimento delle diverse occorrenze di un particolare soggetto (ad esempio, formazione/evento geologico, esseri viventi).

Algoritmi di riconoscimento adatti all’implementazione nell’elemento elaboratore 155 del sistema 100 possono essere basati su metodologie computazionali utili per la definizione di algoritmi di riconoscimento immagine, ad esempio: Viola, P., Jones, M., “Rapid object detection using a boosted cascade of simple features”, Computer Vision and Pattern Recognition, 2001, CVPR 2001, Proceedings of the 2001 IEEE Computer Society Conference, vol.1, no., pp.511-518 vol.1, 2001; Koza, J.R. “Genetic Programming: On the Programming of Computers by Means of Natural Selection”, MIT Press, Cambridge, MA, USA (1992); H. Zou, T. Hastie, “Regularization and variable selection via the elastic net” J.R. Statist. Soc. B, 67 (2) pp. 301-320, 2005, e B.E. Boser, I. Guyon, and V. Vapnik. “A training algorithm for optimal margin classi�ers”, Fifth Annual Workshop on Computational Learning Theory, pages 144–152. ACM, 1992.

L'elaborazione dell'immagine digitale fornisce come risultato dati riferiti all'oggetto da identificare. Ad esempio, nel caso in cui l’elemento elaboratore 155 sia configurato per il rilevamento della presenza di una specie animale come meduse, i dati risultanti memorizzati nell’elemento di memoria 160 possono includere la presenza/assenza di meduse, il numero di esemplari e/o il tipo di meduse identificate nelle immagini acquisite.

Vantaggiosamente, l'elemento elaboratore 155 è configurato per esprimere i dati risultanti tramite semplici stringhe di caratteri alfanumerici e quindi avere dimensioni molto contenute (ad esempio nell’ordine delle decine di migliaia di byte) rispetto alle immagini acquisite, in particolare se immagini ad alta risoluzione, le quali hanno dimensioni ragguardevoli (nell’ordine di centinaia di milioni di byte).

In aggiunta o in alternativa, l’elemento elaboratore 155 può essere configurato per estrapolare porzioni di immagine rilevanti dalle immagini digitali acquisite. Ad esempio, l’elemento elaboratore 155, per ciascun soggetto o gruppo di soggetti (come uno o più esseri viventi di una specie ittica ricercata o una specifica conformazione geologica) riconosciuto in un’immagine, può essere configurato per estrapolare un’immagine di dimensioni ridotte, ad esempio limitata al solo soggetto o gruppo di soggetti riconosciuti.

L'elemento elaboratore 155 trasferisce (fase 257) dati risultanti dall’elaborazione nell’elemento di memoria 160 dove rimangono a disposizione. L'elemento controllore 150 può disattivare (fase 260) l'elemento elaboratore 155 e l’elemento di memoria 160 oppure mantenerli attivi per procedere con una trasmissione dati.

In una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, l’elemento elaboratore 155 e l 'elemento di memoria 160 possono essere comandati dall’elemento controllore 150 per eseguire elaborazioni sia contemporaneamente sia in maniera sequenziale su più di un’immagine digitale precedentemente acquisita e memorizzata nell’elemento di memoria 160. In questo modo, è possibile ridurre un numero di attivazioni dell’elemento elaboratore 155 e dell’elemento di memoria 160 ottenendo una generale riduzione del consumo energetico a parità di immagini digitali elaborate.

Inoltre, l’elemento elaboratore 155 e l'elemento di memoria 160 possono essere comandati dall’elemento controllore 150 per effettuare operazioni di confronto tra due o più immagini acquisite (ad esempio, per identificare il distacco di materiale da un declivio sommerso, con ciò riconoscendo un fenomeno franoso).

In seguito, può essere implementata un’operazione di trasmissione di dati. L’elemento controllore 150 può attivare (fase 263) il modulo di comunicazione 115, l'elemento di memoria 160 (se disattivati) e l'elemento elaboratore 155 per effettuare la trasmissione di dati verso uno o più ricevitori esterni al sistema 100 (ad esempio, una stazione di raccolta dati – non illustrata).

Vantaggiosamente, il sistema 100 verifica la possibilità di effettuare una trasmissione, ad esempio verificando (fase 264) una posizione in superficie del sistema 100 (ovverosia, con almeno una o più antenne esposte all’atmosfera) tramite un’attivazione del rivelatore di profondità 140 ed un’analisi di una profondità indicata dallo stesso. In caso negativo, l’operazione di trasmissione è sospesa (fase 265) e la verifica (fase 264) tramite il rivelatore di profondità 140 è reiterata fino a quando non è rilevato il raggiungimento della posizione superficiale.

Nel caso in cui la posizione superficiale del sistema 100 sia confermata, l’elemento controllore 150 procede con l’attuazione operazione di trasmissione come segue.

Preferibilmente, se il modulo di trasmissione 115 comprende più di un sistema di trasmissione, la quantità (ed il tipo) di dati trasmessi dal modulo di comunicazione 115 dipendono dalla tipologia di trasmissione utilizzata. Pertanto, l'elemento controllore 150 e/o l'elemento elaboratore 155 sono configurati per verificare (fase 266) il tipo di trasmissione dati disponibile e selezionare (fase 269) la trasmissione dei dati risultanti e/o dell'immagine acquisita ad essi associata; ad esempio, sulla base di energia e tempo necessari ad effettuare la trasmissione.

Vantaggiosamente, quando la tipologia di trasmissione utilizzata richiede una notevole quantità di energia e/o di tempo per la trasmissione dei dati (ad esempio nel caso di una comunicazione di tipo satellitare) il sistema 100 può essere configurato per trasmettere solo i dati risultanti dall'elaborazione della/e immagine/i acquisita/e (ad esempio stringhe alfanumeriche costituenti dei succinti report degli esiti dell’elaborazione delle immagini acquisite). Al contrario, attraverso una tipologia di trasmissione meno onerosa in termini di energia richiesta (ad esempio, una trasmissione in banda VHF) il sistema 100 può essere configurato per trasmettere immagini digitali acquisite o loro porzioni estrapolate dall’elemento elaboratore 155 in aggiunta o in alternativa ad i dati risultanti. In questo modo, è possibile comunicare la maggiore informazione possibile relativa al soggetto monitorato dal sistema 100 mantenendo ridotto un consumo di energia per effettuare la trasmissione dati.

I dati risultanti, le porzioni di immagini e/o l'immagine acquisita ad essi associata sono trasmessi (fase 275) dal modulo di comunicazione 115.

Vantaggiosamente, varie immagini acquisite, vari gruppi di porzioni di immagine e/o vari gruppi di dati risultanti ad esse associati possono essere inviati contemporaneamente, ad esempio codificati in un unico segnale a radiofrequenza.

Al termine della trasmissione, l'elemento controllore 150 disattiva (fase 278) il modulo di comunicazione 115, l'elemento di memoria 160 e l'elemento elaboratore 155.

Opzionalmente, una volta effettuata la trasmissione dei dati risultanti e/o dell'immagine acquisita ad essi associata, l'elemento controllore 150 può rimuovere dall'elemento di memoria 160 tali dati risultanti e/o tale immagine acquisita ad essi associata, al fine di contenere un'occupazione dello spazio di memorizzazione disponibile dell'elemento di memoria 160.

In una forma di realizzazione alternativa della presente invenzione, il modulo di comunicazione 115 può essere omesso, le immagini acquisite e i dati risultanti dall’elaborazione delle stesse possono essere ottenute una volta recuperato il sistema (ad esempio rimuovendo l’elemento di memoria 160 dal sistema e collegandolo ad un elaboratore elettronico).

Passando ora alla Figura 3, essa è una rappresentazione schematica del sistema 100 disposto su una postazione fissa 305 in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione.

La postazione fissa 305 comprende un assieme di supporto 310 fissato ad un elemento di sostegno 307 (ad esempio, una struttura naturale come una parete di roccia o artificiale come un pilone, un ormeggio sommerso o una stazione cablata sommersa) e, eventualmente, uno o più dispositivi di monitoraggio (non illustrati) adatti ad effettuare acquisizioni di parametri ambientali riferiti all’ambiente acquatico (temperatura, composizione chimica della massa acquea, ecc.).

L’assieme di supporto 310 della postazione fissa 305 può comprendere servomeccanismi per ruotare lungo una o più direzioni il sistema 100 così da permettere alla foto/video-camera 125 di inquadrare una regione più ampia possibile dell'ambiente acquatico.

Preferibilmente, il sistema 100 disposto sulla postazione fissa 305 riceve l’energia necessaria per il proprio funzionamento da un sistema di alimentazione della postazione fissa 305 (o da una stazione base non illustrata) per mezzo di un cavo di alimentazione 315 connesso al modulo di alimentazione 120 del sistema 100; ad esempio, il cavo di alimentazione 315 è accoppiato ad un connettore normalmente ermeticamente isolato da un portello (non illustrato). Alternativamente, il modulo di alimentazione 120 può essere dotato di un blocco batteria o collegato ad un blocco batteria esterno (come sopra descritto)

In una forma di realizzazione della presente invenzione, il modulo di comunicazione 115 del sistema 100 è collegato via cavo 320 (anche in questo caso accoppiato ad un connettore del sistema 100) alla stazione base (non illustrata) per trasmettere le immagini acquisite, porzioni di immagine e/o i dati risultanti dall’elaborazione delle stesse eseguite dall’elemento elaboratore 155 (ad esempio, in tempo reale).

In un'altra forma di realizzazione della presente invenzione, il sistema 100 è dotato di un assieme di accoppiamento selettivo (non illustrato, ad esempio elettromagneti o ganasce elettromeccaniche) tramite il quale è accoppiato alla postazione fissa 305 in modo rilasciabile. L’elemento elaboratore 155 è configurato per identificare dalle immagini acquisite, il manifestarsi di un evento rilevante (ad esempio, un’eruzione vulcanica). L’elemento controllore 150 è configurato a sua volta per attuare l’assieme di accoppiamento selettivo quando l’elemento elaboratore 155 identifica il manifestarsi dell’evento rilevante. In questo modo è possibile garantire che il sistema raggiunga la superficie per comunicare informazioni relative al manifestarsi dell'evento senza subire danni. In alternativa, il sistema 100 può essere adattato a rilasciare solo i moduli di controllo 110, di comunicazione 115 e di alimentazione 120 al rilevamento di una manifestazione dell'evento.

Il sistema 100 è anche adatto ad essere disposto su una pluralità di dispositivi oceanografici adatti all'ambiente acquatico, sia per operazione in prossimità della superficie (ad esempio boe flottanti) sia per operazione subacquea (ad esempio veicoli subacquei autonomi – Autonomous Underwater Vehicles - AUV), i quali sono particolarmente adatti per il monitoraggio ambientale su aree estese e per durate prolungate (da settimane ad anni, tuttavia monitoraggi di durata più breve – nell’ordine delle ore – non sono esclusi). Si osservi che il termine dispositivo oceanografico non circoscrive un ambito di impiego di tali oggetti a masse d’acqua oceaniche; altresì, tali dispositivi oceanografici possono essere utilizzati per rilevazioni anche in ambienti acquatici differenti, ad esempio laghi, senza richiedere sostanziali modifiche.

Le Figure 4A - 4C illustrano esempi di dispositivi oceanografici cui il sistema 100 può essere accoppiato: una boa flottante 405, un profilatore verticale flottante 410 ed un aliante marino 415, rispettivamente.

La boa flottante 405 (mostrata in Figura 4A) è un dispositivo oceanografico disegnato per galleggiare sulla superficie 420 della massa d’acqua ed essere trasportato da correnti. Generalmente, la boa flottante 405 comprende un guscio, ad esempio di forma sostanzialmente sferica (sebbene forme differenti come cilindrica o a parallelepipedo non sono escluse), adatto a racchiudere almeno un elemento di galleggiamento (non illustrato, come una camera d’aria) e strumenti per l'acquisizione di dati relativi a parametri fisici (ad esempio, temperatura e conducibilità dell'acqua) e/o biochimici (ad esempio nutrienti inorganici disciolti nell'acqua). Inoltre, la boa flottante 405 comprende un modulo di posizionamento, come un modulo GPS, il quale permette una georeferenziazione dei dati raccolti.

La boa flottante 405 comprende un elemento di alimentazione (ad esempio, un blocco batteria, non illustrato) disegnato per conferire un’autonomia generalmente nell’ordine dei mesi.

Durante la sua attività (anche indicata come missione nel seguito), la boa flottante 405 rimane in galleggiamento sulla superficie della massa d’acqua in cui è disposta, spostandosi per deriva trascinata da correnti della massa d’acqua mentre acquisisce dati e li trasmette tramite un modulo di comunicazione a radiofrequenza, ad esempio via satellite.

Il sistema 100 può essere accoppiato alla boa flottante 405 in modo semplicemente meccanico, ad esempio accoppiando l’involucro 123 ad una parete esterna della boa flottante 405 tramite un qualsiasi metodo noto nella tecnica (ad esempio, tramite saldatura o utilizzando strutture di supporto e connessione corrispondenti fissate alla boa flottante 405 ed all'involucro 123 del sistema 100). Infatti, il sistema 100 è adatto ad operare l’acquisizione, l’elaborazione e la trasmissione delle immagini acquisite e/o i dati risultanti riferiti alle stesse in maniera completamente indipendente dalla boa flottante 405.

Vantaggiosamente, il sistema 100 può essere accoppiato alla boa flottante 405 in modo che il sistema 100 si trovi costantemente nella posizione superficiale (ovverosia, con almeno una o più antenne del modulo di comunicazione 115 esposte all’atmosfera). In questa disposizione non è necessario configurare l’elemento di controllo per verificare la posizione superficiale del sistema 100 all’inizio dell’operazione di trasmissione dati (ovverosia le fasi 264 e 265 possono essere omesse). In aggiunta, nel caso il modulo di comunicazione 115 sia dotato di elemento di georeferenziazione è possibile configurare l’elemento controllore 150 in modo che ad ogni acquisizione di un’immagine digitale sia rilevata una corrispondente posizione geografica del sistema 100 e quest’ultima sia associata all’immagine digitale acquisita (con ciò ottenendo una georeferenziazione puntuale delle immagini acquisite).

In una differente forma di realizzazione, il sistema 100 può essere connesso all’elemento di alimentazione della boa flottante 405 (ad esempio per mezzo di un cavo elettrico, non illustrato, connesso ad un connettore del sistema 100) per ricevere energia dallo stesso.

In aggiunta o in alternativa, il sistema 100 può essere connesso ad un elemento di controllo e memorizzazione (non illustrato) della boa flottante 405 (ad esempio tramite un cavo elettrico connesso ad un connettore associato al modulo di controllo 110 o di comunicazione 115) per trasmettere le immagini acquisite, loro porzioni e/o i dati risultanti riferiti alle stesse.

Il profilatore verticale flottante 410 (mostrato in Figura 4B) è un AUV disegnato per essere trasportato dalle correnti della massa d’acqua. Il profilatore verticale flottante 410 è progettato per alternare fasi di immersione, durante le quali sono acquisiti dati relativi a parametri fisici e biochimici (come nel caso della boa flottante 405) tramite opportuni rivelatori, e fasi di deriva in superficie, durante le quali i dati acquisiti sono trasmessi ad una stazione base (non illustrata).

Il profilatore verticale flottante 410 solitamente comprende un guscio di forma sostanzialmente cilindrica (sebbene gusci di altre forme siano possibili) in cui sono alloggiati strumenti per l'acquisizione di dati (non illustrati), un modulo di posizionamento (non illustrato), come un modulo GPS (analogamente a quanto sopra descritto in relazione alla boa flottante 405). Un elemento di alimentazione (non illustrato) garantisce al profilatore verticale flottante 410 un’autonomia preferibilmente dell'ordine di anni.

In aggiunta, il profilatore verticale flottante 410 comprende un assieme di immersione/emersione (non illustrato), ad esempio comprendente galleggianti gonfiabili 425 e relativo assieme di gonfiaggio/sgonfiaggio (non illustrato).

Il sistema 100 può essere accoppiato al profilatore verticale flottante 410 in modo semplicemente meccanico, ad esempio accoppiando l’involucro 123 ad una parete esterna del profilatore verticale flottante 410 tramite un qualsiasi metodo noto nella tecnica (ancora tramite saldatura o strutture di supporto e connessione). Anche in questo caso, il sistema 100 è adatto ad operare l’acquisizione, l’elaborazione e la trasmissione delle immagini acquisite e/o i dati risultanti riferiti alle stesse in maniera completamente indipendente dal profilatore verticale flottante 410.

In modo simile a quanto sopra descritto rispetto la boa flottante 405, il sistema 100 può essere connesso all’elemento di alimentazione del profilatore verticale flottante 410 (ad esempio per mezzo di un cavo elettrico connesso ad un connettore del sistema 100) per ricevere energia dallo stesso e/o ad un elemento di controllo e memorizzazione (non illustrato) del profilatore verticale flottante 410 (ad esempio tramite un cavo elettrico connesso ad un connettore associato al modulo di controllo 110 o di comunicazione 115) per trasmettere le immagini acquisite e/o i dati risultanti riferiti allo stesso.

In questo caso, la verifica della posizione superficiale garantisce che l’operazione di trasmissione dati eseguita dal modulo di comunicazione 115 sia attuata dall’elemento controllore 150 del modulo di controllo 110 in corrispondenza delle fasi di deriva in superficie. Nel caso il modulo di comunicazione 115 sia dotato di elemento di georeferenziazione è possibile configurare l’elemento controllore 150 in modo che rilevi una posizione geografica del sistema 100 una volta rilevata la posizione superficiale dello stesso e quindi associarla alle immagini acquisite, loro porzioni e/o i dati risultanti riferiti alle stesse da trasmettere (con ciò ottenendo una georeferenziazione delle immagini acquisite).

L’aliante marino 415 (mostrato in Figura 4C) è un AUV disegnato per seguire rotte specifiche, ad esempio preimpostate, o per essere pilotato in modo remoto ed è progettato (analogamente al profilatore verticale flottante 410) per alternare fasi di immersione, durante le quali acquisisce dati relativi a parametri fisici, e fasi di navigazione in superficie, durante le quali i dati acquisiti sono trasmessi alla stazione base.

L’aliante marino 415 solitamente comprende un guscio di forma sostanzialmente affusolata da cui sporgono elementi di navigazione (alettoni, timoni, ecc.). L’aliante marino 415 comprende ali 430 ed (opzionalmente) organi direzionali 435 sporgenti da un guscio dell’aliante marino ed un assieme di galleggiamento ed assetto (non visibile in figura) formato internamente al guscio. L’aliante marino 415 è in grado di muoversi attuando l’assieme di galleggiamento ed assetto per effettuare piccoli cambiamenti di assetto (ad esempio, per mezzo di masse mobili comprese nell’assieme di galleggiamento ed assetto), e di galleggiabilità (ad esempio, variando una quantità di liquido contenuta in casse di zavorra comprese nell’assieme di galleggiamento ed assetto) che sono convertiti in movimenti grazie alle ali 420 ed agli organi direzionali 425.

All’interno del guscio sono inoltre alloggiati strumenti per l'acquisizione di dati (non illustrati), un modulo di posizionamento (non illustrato), come un modulo GPS. Un elemento di alimentazione (non illustrato) anch’esso compreso nel guscio garantisce all’aliante marino 415 un’autonomia dell'ordine delle settimane.

Il sistema 100 può essere accoppiato all’aliante marino 415 in modo semplicemente meccanico, ad esempio accoppiando l’involucro 123 ad una parete esterna dell’aliante marino 415 tramite un qualsiasi metodo noto nella tecnica (anche in questo caso, tramite saldatura o strutture di supporto e connessione). Il sistema 100 è adatto ad operare l’acquisizione, l’elaborazione e la trasmissione delle immagini acquisite e/o i dati risultanti riferiti alle stesse in maniera sostanzialmente indipendente dall’aliante marino 415.

Come nel caso del profilatore verticale flottante 410, il sistema 100 verifica il raggiungimento della posizione superficiale indicativa del raggiungimento di una fase di navigazione in superficie prima di avviare l’operazione di trasmissione dati. Anche in questo caso è possibile configurare il sistema per ottenere una georeferenziazione delle immagini acquisite, loro porzioni e/o i dati risultanti riferiti alle stesse tramite un elemento di georeferenziazione durate le fasi di navigazione in superficie.

In una forma di realizzazione in accordo con la presente invenzione, il sistema 100 è connesso all'assieme di controllo dell’aliante marino 415 (ad esempio, l’assieme di controllo è collegato tramite un cavo ad un connettore accoppiato al modulo di controllo 110 del sistema 100). Grazie a questa connessione l’elemento controllore 150 (opportunamente configurato) del sistema 100 può controllare l’aliante marino 415. Ad esempio, l’elemento controllore 150 del sistema 100 può essere configurato per controllare (modificare) un rotta dell’aliante marino 415 al fine di seguire spostamenti di un soggetto identificato, come esseri viventi (ad esempio, un banco di meduse) identificati per mezzo dell’elaborazione eseguita dell’elemento elaboratore 155 sulle immagini acquisite dalla camera 125 del modulo di acquisizione 105.

Il sistema 100 permette di ampliare la gamma di funzionalità di piattaforme fisse e/o dispositivi oceanografici in modo semplice, senza la necessità di sottoporre quest'ultimi a sostanziali modifiche (pertanto, può essere accoppiato a piattaforme fisse e/o dispositivi oceanografici già esistenti). In particolare, l'impiego del sistema 100 fornisce alla piattaforma fissa o ai dispositivi oceanografici cui è accoppiato le capacità di acquisire immagini, eseguire un'elaborazione delle stesse al fine di ottenere dati relativi ad uno o più oggetti selezionati e trasmettere tali immagini e/o dati in modo efficiente ed indipendentemente dalle operazioni normalmente svolte dalla piattaforma fissa o dai dispositivi oceanografici.

Il sistema 100 si presta ad implementazioni molto compatte e leggere, le quali hanno un impatto estremamente moderato sul galleggiamento e/o sulla navigazione di dispositivi oceanografici (in particolare AUV) su cui il sistema 100 è installato.

Il sistema 100 è adatto a missioni di lunga durata (ad esempio, nell'ordine dei mesi o degli anni), anche quando alimentato da un blocco batteria, grazie all'attivazione selettiva degli elementi del sistema 100 (eseguita dall'elemento controllore 150) che mantiene un consumo di energia del sistema 100 estremamente contenuto.

Infine, il sistema 100 grazie alla sua struttura modulare si presta a svariate modifiche e può essere realizzato in modo semplice ed economico a partire da componenti elettronici ed elettromeccanici di uso generico (general purpose).

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un sistema di acquisizione ed elaborazione di immagini (100) di un ambiente acquatico, detto sistema (100) essendo accoppiabile ad una piattaforma fissa (305) o ad un dispositivo oceanografico (405; 410; 415), il sistema comprendendo: - un modulo di acquisizione (105) adatto ad acquisire almeno un'immagine di un ambiente acquatico da monitorare; - un modulo di controllo (110) adatto a controllare in modo automatico il funzionamento del sistema (100) ed elaborare e memorizzare l'almeno una immagine acquisita, il modulo di controllo (110) comprendendo: - un elemento controllore (150) configurato per comandare in modo automatico l’acquisizione dell’almeno una immagine da parte del modulo di acquisizione (105); - un elemento elaboratore (155) configurato per elaborare l'almeno una immagine acquisita; - un modulo di comunicazione (115) adatto a trasmettere a ricevitori esterni al sistema (100) l 'almeno una immagine acquisita e/o dati risultanti da detta elaborazione dell'almeno una immagine acquisita eseguita dal modulo di controllo (110); - un modulo di alimentazione (120) adatto a fornire energia al modulo di acquisizione (105), al modulo di controllo (110) ed al modulo di comunicazione (115), e - un involucro (123) adatto ad alloggiare il modulo di acquisizione (105), il modulo di controllo (110), il modulo di comunicazione (115) ed il modulo di alimentazione (120), l'involucro essendo configurato per mantenere ermeticamente isolato il sistema (100) di acquisizione ed elaborazione di immagini dall’ambiente acquatico.
2. 2. Il sistema (100) in accordo con la rivendicazione 1, in cui l’almeno un’immagine comprende una pluralità di immagini, l’elemento controllore (150) essendo configurato per determinare una frequenza di acquisizione delle immagini della pluralità di immagini da parte del modulo di acquisizione (105), preferibilmente sulla base di istruzioni fornite durante una fase di programmazione del sistema (100) e/o in base ad un risultato dell’elaborazione operata dall’elemento elaboratore (155) di almeno un’immagine precedentemente acquisita.
3. 3. I l sistema (100) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il modulo di controllo (110) ulteriormente comprende un elemento di memoria (160) configurato per memorizzare l’almeno un’immagine acquisita dal modulo di acquisizione (105) e/o dati risultanti dall’elaborazione eseguita dall’elemento elaboratore (155).
4. 4. I l sistema (100) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il modulo di acquisizione (105) comprende una foto/video-camera (125), ed in cui l’involucro ermetico (123) comprende un elemento trasparente (165) per permettere alla foto/video-camera (125) di effettuare l’acquisizione dell’almeno un’immagine dell’ambiente acquatico.
5. 5. Il sistema (100) in accordo con la rivendicazione 4, in cui un punto focale e/o una lunghezza focale della foto/video-camera (125) sono selezionati sulla base di caratteristiche di un soggetto da identificare e mantenuti costanti durante un’operazione del sistema (100).
6. 6. Il sistema (100) in accordo con la rivendicazione 4 o 5, in cui il modulo di acquisizione (105) comprende un rivelatore di luminosità (135) adatto a misurare un grado di luminosità dell’ambiente acquatico ed un assieme di illuminazione (130) adatto ad illuminare l’ambiente acquatico, ed in cui l’elemento controllore (150) è preferibilmente configurato per: - abilitare il rivelatore di luminosità (135) prima dell’acquisizione dell’almeno un’immagine per ottenere il grado di luminosità dell’ambiente da monitorare e confrontarlo con un grado di luminosità di soglia, ed - abilitare l’assieme di illuminazione (130) nel caso in cui detto grado di luminosità sia inferiore a detto grado di luminosità di soglia.
7. 7. Il sistema (100) in accordo con la rivendicazione 6, in cui l’elemento controllore (150) è configurato per regolare parametri di acquisizione della foto/video-camera (125) sulla base del grado di luminosità rilevato dal rivelatore di luminosità (135).
8. 8. I l sistema (100) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’elemento elaboratore (155) è configurato per eseguire uno o più algoritmi adatti ad effettuare un riconoscimento di soggetti nell’almeno un’immagine acquisita al fine di identificare almeno un soggetto ricercato, e preferibilmente è inoltre configurato per: - fornire, come dati risultanti da detta elaborazione dell’almeno una immagine acquisita, dati riferiti all’almeno un soggetto ricercato espressi tramite una pluralità di stringhe di caratteri alfanumerici, e/o - fornire, come dati risultanti da detta elaborazione dell’almeno una immagine acquisita, almeno una porzione di immagine rilevante, comprendente almeno un soggetto ricercato identificato, estrapolata dall’almeno un’immagine acquisita.
9. 9. I l sistema (100) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il modulo di comunicazione (115) comprende uno o più componenti elettronici adatti a trasmettere segnali a radiofrequenza in una o più bande di frequenza comprese tra 30KHz e 30GHz adatti ad essere ricevuti da opportuni ricevitori esterni al sistema (100).
10. 10. Il sistema (100) in accordo con una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui il modulo di acquisizione (105) comprende un rivelatore di profondità (140) connesso all’elemento controllore (150), l’elemento controllore (150) essendo configurato per abilitare il modulo di comunicazione (115) in corrispondenza di una rilevazione fornita dal rivelatore di profondità (140) di una posizione del sistema (100) in superficie dell’ambiente acquatico.
11. 11. Il sistema (100) in accordo con la rivendicazione 9 o 10, quando dipendenti dalla rivendicazione 8, in cui l’elemento controllore (150) è configurato per selezionare tra la trasmissione tramite segnali a radiofrequenza dell’almeno un’immagine acquisita, dell’almeno una porzione di immagine rilevante e/o della pluralità di stringhe di caratteri alfanumerici in accordo con una o più bande di frequenza selezionate per la trasmissione tramite segnali a radiofrequenza.
12. 12. Dispositivo oceanografico (405; 410; 415) adatto all’impiego in un ambiente acquatico per effettuare rilevazioni di parametri ambientali della stessa comprendente il sistema (100) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 11.