Sistema de Visão Subaquática Voyis Discovery: Uma Análise Detalhada para Engenharia da Computação

Introdução à Aula

Bem-vindos a esta aula detalhada sobre o sistema de visão subaquática Voyis Discovery. Em um mundo onde a exploração e a manutenção de infraestruturas submersas se tornam cada vez mais cruciais, sistemas avançados de imageamento e modelagem 3D como o Discovery desempenham um papel fundamental. Desde a inspeção de oleodutos e plataformas de petróleo até a pesquisa científica marinha e a arqueologia subaquática, a capacidade de "ver" e "mapear" com precisão o ambiente subaquático é de valor inestimável.1 O sistema Voyis Discovery surge como uma solução sofisticada, projetada para enfrentar os desafios inerentes a esses ambientes hostis, oferecendo não apenas imageamento de alta qualidade, mas também a capacidade de gerar modelos tridimensionais detalhados.3 A crescente demanda por inspeção e manutenção de ativos subaquáticos, impulsionada por setores como óleo e gás, energias renováveis offshore e defesa, sublinha a importância de tecnologias de imagem avançadas.1

Os objetivos desta aula são fornecer uma compreensão técnica profunda do sistema Voyis Discovery, abrangendo seu hardware, software, os princípios científicos que regem sua operação e suas diversas aplicações práticas, com um foco particular na modelagem 3D. Ao final desta aula, os senhores terão adquirido o conhecimento necessário para entender as capacidades, limitações e o potencial deste sistema.

Nossa jornada será dividida nos seguintes módulos:

1. Fundamentos do Sistema Voyis Discovery: Uma visão geral do produto, sua arquitetura de hardware e uma comparação detalhada entre as versões Mono e Stereo.

2. Princípios de Operação e Mecanismos de Captura de Imagem: Exploraremos o paradigma "stills-driven video", parâmetros ópticos essenciais, a ciência da calibração, a geração de dados 3D e os desafios ambientais.

3. Configuração, Interface de Controle e Operação Avançada: Abordaremos a integração física, as interfaces de software (GUI e API/SDK), o domínio das configurações da câmera e as estratégias de armazenamento de dados.

4. Metodologia Detalhada para Modelagem 3D de Alta Qualidade: Um guia prático para otimizar a captura e o processamento de dados para fotogrametria.

5. Manutenção Preventiva, Cuidados Essenciais e Melhores Práticas Operacionais: Procedimentos para garantir a longevidade e o desempenho ideal do sistema.

6. Tópicos Avançados de Integração de Sistemas: Discussão sobre sincronização de tempo PPS, arquiteturas de streaming de dados e integração com ROS.

Preparem-se para um mergulho profundo na tecnologia que está moldando o futuro da exploração subaquática.

Módulo 1: Fundamentos do Sistema Voyis Discovery

1.1. Visão Geral Abrangente do Produto

A linha de produtos Discovery da Voyis representa uma solução de vanguarda no campo da visão subaquática, projetada especificamente para atender a duas necessidades críticas: fornecer vídeo de baixa latência para a pilotagem eficiente de Veículos Operados Remotamente (ROVs) e, simultaneamente, capturar imagens estáticas de altíssima resolução destinadas à modelagem tridimensional (3D) precisa de ambientes e estruturas submersas.6 Este sistema é caracterizado como uma câmera "inteligente", dotada de poderosa capacidade de processamento de borda ("edge-computing").6 Esta característica é de suma importância, pois permite o processamento de grandes volumes de dados de imagem diretamente no ambiente subaquático, uma capacidade crucial para operações em tempo real e para mitigar os desafios de comunicação com a superfície.

A combinação de funcionalidades de pilotagem e inspeção 3D em um único sistema integrado representa uma otimização significativa da carga útil de ROVs e Veículos Subaquáticos Autônomos (AUVs). Tradicionalmente, múltiplas unidades de sensores poderiam ser necessárias para realizar essas tarefas distintas. Um sistema de duplo propósito como o Discovery não apenas economiza espaço e peso valiosos, mas também pode reduzir o consumo de energia e simplificar a integração e o fluxo de trabalho da missão. A capacidade de "edge-computing" 6 amplifica essa eficiência ao processar dados no local da aquisição, minimizando a necessidade de transmitir grandes volumes de dados brutos para a superfície. Esta transmissão é frequentemente um gargalo significativo devido às limitações inerentes aos canais de comunicação subaquáticos, como a largura de banda restrita e a latência dos umbilicais ou links acústicos.7

Antes de prosseguirmos, é imperativo destacar algumas considerações de segurança cruciais associadas à operação do sistema Discovery. Primeiramente, os LEDs Mini Nova, que acompanham o sistema, emitem luz de alta intensidade e frequência; portanto, nunca se deve olhar diretamente para eles quando estiverem ligados.6 Em segundo lugar, os dados fornecidos por este produto não devem ser utilizados como o principal auxílio à navegação com o intuito de prevenir colisões, danos ou ferimentos.6 Por fim, e de extrema importância, os invólucros do sistema não devem ser abertos para manutenção ou reparo por pessoal não autorizado. Estes produtos contêm eletrônicos sensíveis e de alta potência.6

A advertência sobre não abrir os invólucros 6 transcende uma simples questão de manutenção da garantia. Ela está intrinsecamente ligada à preservação da calibração de fábrica, um processo meticuloso e essencial para a precisão da modelagem 3D que o sistema se propõe a realizar.6 Qualquer intervenção física não autorizada pode comprometer essa calibração. Adicionalmente, os invólucros são mantidos sob uma pressão interna a vácuo parcial (tipicamente entre 8-12 PSI) 6, que não apenas garante a vedação contra o ambiente externo de alta pressão, mas também serve como um indicador vital da integridade do invólucro.6 Uma queda nessa pressão pode sinalizar um comprometimento da vedação antes que ocorra uma falha catastrófica.

1.2. Arquitetura de Hardware e Componentes Detalhados

A arquitetura de hardware do sistema Voyis Discovery é composta por um conjunto de componentes robustos e precisamente integrados, variando ligeiramente entre as versões Mono e Stereo para atender a diferentes requisitos de aplicação.

Componentes do Discovery Mono & Nova Mini:

O sistema Discovery Mono é centrado em uma única câmera de alta resolução. O pacote padrão inclui 6:

• Uma câmera Discovery Mono.

• Dois LEDs Mini Nova, acompanhados dos cabos necessários para conexão à câmera Discovery.

• Um cabo de conexão do veículo (Vehicle Connection Cable), que pode ser um penetrador de cabo ou um bulkhead CRE, dependendo da configuração.

• Uma unidade USB contendo o software de controle e documentação.

• Opcionalmente, braços de extensão para os LEDs podem ser incluídos.

Componentes do Discovery Stereo & Nova Mini:

O sistema Discovery Stereo, projetado para imageamento tridimensional em tempo real, utiliza uma configuração de câmera dupla. Seus componentes incluem 6:

• Uma câmera Discovery Stereo (com duas unidades de câmera integradas).

• Quatro LEDs Mini Nova, tipicamente conectados através de um cabo 4:1 com um bulkhead CRE W-Size.

• Um cabo de conexão do veículo (Vehicle Connection Cable), que pode ser um chicote de cabo com terminação aberta (Open Ended Cable Whip) ou um cabo submarino completo.

• Uma unidade USB com o software e manuais.

• Componentes adicionais como o cabo do veículo para os Mini Nova, bulkhead de entrada para os Mini Nova e bulkhead de entrada para o Discovery Stereo.

Características Comuns a Ambas as Versões:

Apesar das diferenças na configuração da câmera, as versões Mono e Stereo compartilham várias características fundamentais, o que demonstra um design de sistema coeso 6:

• Interface de Usuário e API de Controle: Ambas as versões utilizam uma interface de software (GUI) idêntica e a mesma API (Application Programming Interface) de controle.

• Eletrônica e Entradas: Os requisitos de hardware e elétricos são muito similares, facilitando a integração em diferentes plataformas de ROV/AUV.

• Unidade(s) de Câmera: As câmeras empregadas em ambos os sistemas possuem um sensor de 8.1 Megapixels (resolução de 2816×2816 pixels), com profundidade de cor de 12 bits e capacidade de captura colorida.

• Objetivos do Produto: O propósito central de ambas as versões é fornecer vídeo de alta qualidade e imagens estáticas para pilotagem de veículos e modelagem 3D.

A modularidade e a comunalidade de componentes e interfaces entre as versões Mono e Stereo oferecem vantagens significativas. Para operadores e organizações que podem utilizar ambas as configurações, esta padronização simplifica o treinamento da equipe, pois a familiaridade com uma interface se traduz diretamente para a outra. Além disso, facilita os procedimentos de manutenção e pode otimizar o inventário de peças de reposição, reduzindo a complexidade logística e potencialmente os custos operacionais a longo prazo. A capacidade de intercambiar certos componentes ou atualizar de uma versão para outra (onde aplicável) também pode ser um benefício.

1.3. Análise Comparativa Exaustiva: Discovery Mono vs. Discovery Stereo

A escolha entre o Discovery Mono e o Discovery Stereo depende fundamentalmente das exigências específicas da aplicação. Embora compartilhem uma base tecnológica comum, suas diferenças em hardware, capacidades de modelagem 3D e, consequentemente, suas aplicações ideais, são significativas.6

Diferenças de Hardware:

• Discovery Mono:

  • Câmera: Utiliza uma única unidade de câmera.6

  • Campo de Visão (FoV): Oferece um campo de visão ultra-amplo de 130∘×130∘ (fisheye), ideal para máxima consciência situacional durante a pilotagem.6

  • Classificação de Profundidade: Projetado para operações em águas rasas, com uma classificação de profundidade de 300 metros.6

• Discovery Stereo:

  • Câmera: Emprega um sistema de câmera dupla, com duas unidades de câmera sincronizadas.6

  • Campo de Visão (FoV): Possui um campo de visão amplo de 75∘×75∘ (fisheye) por câmera.6 Embora menor que o do Mono, é adequado para imageamento estéreo.

  • Classificação de Profundidade: Disponível em dois modelos: um para águas rasas (300 metros) e uma versão para águas profundas, classificada para até 4000 metros.6

Princípio de Modelagem 3D:

• Discovery Mono:

  • Método: Realiza modelagem 3D através de fotogrametria com câmera única, utilizando software de pós-processamento.6

  • Linha de Base: A reconstrução 3D é baseada no princípio de "Structure from Motion" (SfM), onde o movimento da câmera ao redor do alvo é utilizado para criar múltiplas perspectivas, gerando uma "linha de base artificial" entre as diferentes posições da câmera.6

  • Escala: Os modelos 3D gerados não são automaticamente escalados. Para obter uma escala real, é necessário o uso de pontos de controle com dimensões conhecidas no local ou a integração de dados de navegação precisos (e.g., de um INS - Sistema de Navegação Inercial).6

  • Tempo Real: A modelagem 3D não ocorre em tempo real; é um processo de pós-operação.

• Discovery Stereo:

  • Método: Capaz de gerar dados 3D em tempo real na forma de mapas de disparidade ou nuvens de pontos, utilizando os pares de imagens calibradas das duas câmeras.6

  • Linha de Base: Possui uma linha de base física e precisamente calibrada de fábrica entre as duas câmeras.6 Esta linha de base conhecida permite a triangulação e a medição de profundidade (e, portanto, coordenadas 3D) a partir de um único par de imagens estéreo capturado em um instante no tempo.

  • Escala: Os dados 3D em tempo real são inerentemente escalados devido à calibração estéreo.6

  • Tempo Real e Pós-processamento: Além da capacidade de dados 3D em tempo real, os pares de imagens estéreo de alta qualidade também podem ser utilizados em software de fotogrametria para um refinamento adicional e modelagem 3D de maior detalhe em pós-processamento, resultando em reconstruções aprimoradas.6

Aplicações Ideais:

• Discovery Mono:

  • Ideal para pilotagem de ROVs onde um vídeo de baixa latência e um amplo campo de visão são prioritários.6

  • Adequado para inspeções 3D onde o pós-processamento dos dados fotogramétricos é aceitável e a escala pode ser derivada de outras fontes, se necessário.

  • Fornece dados de IMU (Unidade de Medição Inercial) onboard, que podem ser usados para auxiliar na precisão da fotogrametria.6

• Discovery Stereo:

  • Excelente para aplicações que exigem modelagem 3D em tempo real, como mapeamento rápido de cenas, detecção de obstáculos para navegação autônoma ou semi-autônoma, e feedback imediato durante inspeções.6

  • Particularmente útil para a inspeção de alvos verticais, onde a capacidade de obter dados 3D de um único ponto de vista é vantajosa.

  • Aprimora inspeções visuais gerais, fornecendo percepção de profundidade e dados dimensionais.

  • Os mapas de disparidade em tempo real são um facilitador chave para o avanço de operações autônomas.6

A tabela a seguir resume as principais diferenças entre as duas versões:

Característica	Discovery Mono	Discovery Stereo
Hardware
Nº de Câmeras	1 6	2 (Dupla) 6
Campo de Visão (FoV)	130∘×130∘ (fisheye) 6	75∘×75∘ (fisheye) 6
Classificação de Profundidade	300m 6	300m (Águas Rasas), 4000m (Águas Profundas) 6
Modelagem 3D
Princípio	Fotogrametria com câmera única (pós-processamento) 6	Dados de profundidade/disparidade em tempo real; Fotogrametria com par estéreo (pós-processamento) 6
Geração em Tempo Real	Não 6	Sim (mapas de disparidade/nuvens de pontos) 6
Escala do Modelo	Não escalado automaticamente (requer pontos de controle/navegação) 6	Escalado em tempo real (devido à linha de base calibrada) 6
Aplicações Típicas	Pilotagem de ROV, inspeção 3D (pós-processada), fotogrametria com dados IMU 6	Modelagem 3D em tempo real, inspeção de alvos verticais, operações autônomas, inspeções visuais aprimoradas 6

A versão Stereo, com sua capacidade de modelagem 3D em tempo real e opções de classificação para maiores profundidades, posiciona-se como uma ferramenta mais versátil e robusta para inspeções complexas, operações em ambientes desafiadores e, crucialmente, para o desenvolvimento de sistemas autônomos. A capacidade de gerar nuvens de pontos 3D em tempo real 6 fornece um feedback imediato sobre a estrutura do ambiente, o que é vital para a navegação autônoma 8 e para garantir a cobertura completa dos dados durante uma inspeção. A classificação de profundidade de 4000m 6 abre um leque de aplicações em águas profundas, onde a eficiência da missão e a confiabilidade da recuperação de dados são ainda mais críticas.

Por outro lado, o Discovery Mono oferece uma solução mais acessível, mas ainda assim poderosa, para tarefas que priorizam a pilotagem do veículo com um campo de visão maximizado (130∘×130∘ 6) e onde a fotogrametria pós-processada é uma capacidade suficiente para as necessidades de inspeção 3D.3 A escolha entre os dois sistemas, portanto, deve ser cuidadosamente ponderada em função dos objetivos da missão, do ambiente operacional e das restrições orçamentárias.

Módulo 2: Princípios de Operação e Mecanismos de Captura de Imagem

Este módulo aprofunda-se nos princípios fundamentais que governam a operação do sistema Voyis Discovery, desde a forma como os dados de imagem são capturados e processados até os desafios impostos pelo ambiente subaquático.

2.1. O Paradigma "Stills-driven Video" e suas Implicações

O sistema Voyis Discovery opera sob um paradigma inovador denominado "stills-driven video" (vídeo impulsionado por imagens estáticas).6 Esta abordagem de processamento de dados é fundamental para a capacidade do sistema de fornecer simultaneamente vídeo de baixa latência para pilotagem e imagens estáticas de alta qualidade para modelagem 3D.

Essencialmente, as câmeras Discovery capturam imagens a uma taxa de quadros elevada, tipicamente 20 quadros por segundo (fps). Estas imagens são então processadas de duas maneiras distintas e paralelas 6:

1. Uma parte das imagens capturadas é codificada em um fluxo de vídeo H.264, otimizado para baixa latência (inferior a 200ms). Este fluxo de vídeo é crucial para a pilotagem em tempo real do ROV, fornecendo ao operador uma visão clara e responsiva do ambiente.

2. Simultaneamente, imagens estáticas ("stills") são salvas a uma taxa de quadros selecionada pelo usuário, geralmente mais baixa que a taxa de captura de vídeo (e.g., 3-5 fps). Estas imagens estáticas são de alta qualidade e são o insumo principal para os processos de modelagem 3D e fotogrametria.

O fluxo de processamento de dados dentro do sistema Discovery pode ser detalhado da seguinte forma 6:

1. Captura de Imagem: As imagens são acionadas (trigger) e capturadas com timestamps precisos, essenciais para a sincronização e reconstrução temporal.

2. Saída de Dados 1: Imagens Raw (Brutas): O sistema pode gerar imagens raw, tipicamente em formato.TIFF de 16 bits (ou 12 bits conforme mencionado em outras seções 6). Estas imagens contêm os dados brutos do sensor, sem processamento significativo, e podem ser salvas no armazenamento local da câmera ou transmitidas para um endpoint designado.

3. Undistortion da Imagem (Correção de Distorção): As distorções ópticas introduzidas pela lente da câmera e pela interface com a água são corrigidas utilizando os dados de calibração de fábrica do sistema.

4. Aprimoramento da Imagem: Técnicas de nivelamento de luz (light levelling) e correção de cor são aplicadas. Este processo aproveita os dados do sensor de Alto Alcance Dinâmico (HDR) para otimizar a qualidade visual.

5. Compressão de Imagem Estática: As imagens raw aprimoradas são codificadas para um formato de compressão com perdas, como o.JPG (8 bits), para reduzir significativamente o tamanho do arquivo, ao mesmo tempo em que se busca preservar a qualidade da imagem necessária para a fotogrametria.

6. Saída de Dados 2: Imagens Estáticas Processadas: Estas imagens.JPG corrigidas e prontas para fotogrametria são salvas no armazenamento local da câmera ou transmitidas.

7. Geração de Mapa de Profundidade (Exclusivo do Discovery Stereo): No caso do sistema Stereo, é realizada a análise de disparidade entre os pares de imagens capturadas pelas duas câmeras para gerar dados de nuvem de pontos 3D em tempo real.

8. Saída de Dados 3: Mapas de Profundidade: Estes dados, geralmente em formato de nuvem de pontos como.E57, são salvos localmente ou transmitidos (via API).

9. Codificação de Vídeo: As imagens (ou um subconjunto delas, após processamento) são codificadas em um fluxo de vídeo (e.g., H.264) para pilotagem ou para controle de qualidade (QC) dos dados.

10. Saída de Dados 4: Fluxo de Vídeo: O vídeo resultante é transmitido para o operador ou pode ser salvo em um endpoint designado.

Esta arquitetura de processamento de dados é uma otimização inteligente, especialmente para sistemas embarcados que operam com recursos computacionais inerentemente limitados. Ela prioriza a integridade e a qualidade dos dados destinados à modelagem 3D (as imagens estáticas) sem comprometer a necessidade crítica de um fluxo de vídeo de baixa latência para a pilotagem segura e eficaz do veículo. Em vez de capturar continuamente vídeo em altíssima resolução e qualidade – o que seria computacionalmente intensivo e geraria arquivos de vídeo excessivamente grandes – e depois tentar extrair frames para fotogrametria, a abordagem "stills-driven video" foca na captura de "stills" da mais alta qualidade possível (incluindo dados RAW de 12 ou 16 bits 6) nos momentos chave. Estes mesmos frames, ou um subconjunto otimizado deles, são então utilizados para gerar um stream de vídeo eficiente (H.264) para a pilotagem. Isso resulta em um uso mais eficiente da CPU/GPU embarcada, do armazenamento disponível e da largura de banda de comunicação.

2.2. Parâmetros Ópticos e de Imagem Essenciais

A qualidade das imagens capturadas pelo sistema Discovery, e consequentemente a precisão dos modelos 3D derivados, depende intrinsecamente de vários parâmetros ópticos e de imagem. Dois dos mais críticos são o tempo de exposição e o alcance dinâmico.

Tempo de Exposição:

O tempo de exposição da câmera é definido como o intervalo durante o qual o sensor da câmera fica exposto à luz para capturar uma imagem.6 Em aplicações de modelagem 3D, especialmente aquelas que envolvem fotogrametria a partir de plataformas móveis como ROVs, a obtenção de imagens nítidas, sem desfoque de movimento ("motion blur"), é de importância crucial. Algoritmos de visão computacional, que formam a base da fotogrametria, dependem da capacidade de identificar e corresponder características precisas entre múltiplas imagens. O desfoque de movimento introduz ambiguidades e degrada severamente essa capacidade.6

Quando um ROV está em movimento, mesmo que lento, um tempo de exposição longo resultará em imagens borradas. Para mitigar isso, as câmeras Discovery são equipadas com luzes LED Mini Nova de alta potência. Esta iluminação intensa permite que o sistema utilize tempos de exposição muito curtos, frequentemente inferiores a 3 milissegundos (<3 ms), e ainda assim capture imagens bem iluminadas.6 A capacidade de operar com exposições tão curtas é um facilitador direto da qualidade da fotogrametria em ambientes dinâmicos. Isso distingue sistemas como o Discovery de câmeras convencionais que, em condições de baixa luminosidade subaquática, poderiam exigir exposições mais longas, tornando-as menos adequadas para a captura de imagens a partir de veículos em movimento. As luzes de alta potência são, portanto, essenciais, pois fornecem iluminação suficiente para que o sensor capture uma imagem bem exposta em um intervalo de tempo mínimo, efetivamente "congelando" o movimento relativo entre o ROV e o alvo.

High Dynamic Range (HDR):

As câmeras Discovery são capazes de capturar imagens RAW com um alto alcance dinâmico (HDR), tipicamente com uma profundidade de 12 bits.6 Uma imagem de 12 bits pode registrar 212 (ou 4096) níveis de luminância por canal de cor, em comparação com os 28 (ou 256) níveis de uma imagem padrão de 8 bits. Esta capacidade de capturar uma faixa mais ampla de intensidades de luz é particularmente valiosa no ambiente subaquático.

O sistema realiza um nivelamento de luz em tempo real ("real-time light levelling") sobre esses dados RAW de 12 bits. Este processamento visa extrair detalhes tanto das áreas muito claras da imagem (destaques ou "highlights", que poderiam estar superexpostos) quanto das áreas muito escuras (sombras, que poderiam estar subexpostas). O resultado deste processamento são imagens finais de 8 bits, geralmente em formato.JPG, que apresentam uma iluminação mais uniforme e equilibrada, prontas para serem utilizadas em softwares de fotogrametria.6

A funcionalidade HDR é de grande importância em ambientes subaquáticos, onde a iluminação artificial proveniente dos LEDs do ROV pode criar reflexos intensos (brilhos especulares ou "hotspots") em superfícies reflexivas e, ao mesmo tempo, gerar sombras profundas em áreas adjacentes ou reentrâncias. Sem HDR, as informações de textura nessas áreas superexpostas ou subexpostas seriam perdidas. Esses detalhes texturais são, no entanto, cruciais para os algoritmos de detecção e correspondência de características utilizados na fotogrametria. Ao capturar em 12 bits, o sistema retém mais informações de luminância, permitindo que o algoritmo de nivelamento de luz em tempo real comprima essa vasta faixa dinâmica em uma imagem de 8 bits que é não apenas visualmente agradável, mas também rica em informações texturais em toda a cena. Isso melhora significativamente a robustez e a precisão do processo de modelagem 3D subsequente, especialmente em cenas com iluminação complexa e não uniforme, uma característica comum das operações subaquáticas.7

2.3. A Ciência da Calibração do Sistema

Um dos aspectos mais críticos para a obtenção de medições e modelos 3D precisos a partir de imagens é a calibração da câmera. Os produtos Voyis Discovery são entregues aos usuários com uma calibração de fábrica altamente precisa e validada, eliminando a necessidade de calibração em campo por parte do operador.6 Esta é uma vantagem significativa, pois a calibração de câmera pode ser um processo complexo, demorado e propenso a erros, especialmente quando realizado em condições de campo adversas.

Quando a opção "Undistortion" (Correção de Distorção) é ativada no software de controle do Discovery, as correções de calibração de fábrica são aplicadas em tempo real às imagens capturadas. Existem dois tipos principais de calibração realizados:

1. Calibração Intrínseca da Câmera (Undistortion):

   Esta calibração visa corrigir as distorções geométricas introduzidas pelas lentes da câmera e pela refração da luz na interface entre a janela óptica da câmera e a água. Os parâmetros intrínsecos descrevem as características internas e ópticas da câmera, como a distância focal, as coordenadas do ponto principal (o centro óptico da imagem) e os coeficientes que modelam as distorções radiais e tangenciais da lente.10 Esta calibração é fundamental tanto para o sistema Discovery Mono quanto para o Discovery Stereo.6 A correção dessas distorções garante que as relações geométricas na imagem correspondam fielmente às relações no mundo real, um pré-requisito para a fotogrametria precisa.

2. Calibração Estéreo (Rectification):

   Esta calibração é específica para o sistema Discovery Stereo e envolve a medição precisa da posição e orientação relativa entre as duas câmeras que compõem o par estéreo. O resultado desta calibração é um conhecimento exato da "linha de base" (a distância e orientação entre os centros ópticos das duas câmeras).6 A calibração estéreo também inclui o processo de retificação das imagens, que transforma os pares de imagens de tal forma que as linhas epipolares se tornem paralelas e horizontais. Isso simplifica enormemente o problema de correspondência estéreo, reduzindo a busca por pontos correspondentes a uma varredura unidimensional ao longo das linhas da imagem. A linha de base calibrada é essencial para a triangulação precisa e para a capacidade do sistema Stereo de realizar medições de profundidade e gerar dados 3D em tempo real.6

A Voyis realiza testes rigorosos e gera um relatório de precisão para cada unidade na fábrica.6 Além disso, o sistema Discovery Stereo obteve certificação do Bureau Veritas, uma entidade independente, que atesta a precisão do sistema para aplicações de metrologia submarina, como a inspeção de correntes de ancoragem.13 Esta certificação de terceiros reforça a confiabilidade das especificações de precisão do sistema.

A robustez da calibração de fábrica e a ausência da necessidade de calibração em campo constituem um benefício prático imenso para o usuário final. Isso não apenas reduz a complexidade operacional e o tempo de preparação antes de uma missão, mas também minimiza potenciais fontes de erro humano que poderiam comprometer a qualidade dos dados. Ao fornecer um sistema pré-calibrado com alta precisão e, no caso do Stereo, com validação externa, a Voyis simplifica significativamente o fluxo de trabalho do usuário e assegura um nível consistente de qualidade e confiabilidade dos dados, o que é crucial para aplicações de engenharia e científicas que dependem de medições precisas. A afirmação "Field Calibration is not required" (A calibração de campo não é necessária) 6 é, portanto, uma vantagem competitiva e operacional de grande relevância.

2.4. Geração de Dados Tridimensionais: Da Fotogrametria às Nuvens de Pontos em Tempo Real

Os sistemas Voyis Discovery, tanto na versão Mono quanto na Stereo, são projetados para a aquisição de dados que permitem a reconstrução tridimensional de cenas subaquáticas. No entanto, os mecanismos e as capacidades de geração desses dados 3D diferem significativamente entre as duas versões.

Discovery Mono (Fotogrametria Pós-Processada):

O sistema Discovery Mono utiliza uma única câmera para coletar uma sequência de imagens estáticas do ambiente ou do objeto de interesse.6 A calibração intrínseca da câmera, aplicada durante a captura (se a opção "Undistortion" estiver ativa) ou no pós-processamento, corrige as distorções da lente e da água, fornecendo imagens geometricamente mais precisas.

Estas imagens calibradas são, então, importadas em softwares de fotogrametria de terceiros, como o Agisoft Metashape ou o 3DFlow Zephyr, que são validados pela Voyis para uso com seus sistemas.6 Estes softwares empregam algoritmos de "Structure from Motion" (SfM).10 O SfM é uma técnica fotogramétrica que estima a estrutura tridimensional de uma cena a partir de uma série de imagens bidimensionais tiradas de diferentes pontos de vista. Crucialmente, o SfM também estima as posições e orientações da câmera (o "movimento" da câmera) que produziram essas imagens, tudo de forma simultânea. O sistema Discovery Mono depende do movimento da câmera ao redor do alvo para criar as múltiplas perspectivas necessárias para a triangulação e a reconstrução 3D, estabelecendo o que é conhecido como uma "linha de base artificial" entre as sucessivas posições da câmera.6

É importante notar que, com o Discovery Mono, os modelos 3D não são gerados em tempo real durante a aquisição dos dados.6 A reconstrução é um processo de pós-operação que pode ser computacionalmente intensivo. Além disso, a escala absoluta do modelo 3D resultante não é automaticamente determinada. Para obter um modelo em escala real, é necessário introduzir informações de escala, seja através da identificação de pontos de controle com dimensões conhecidas na cena, seja pela integração de dados de navegação precisos do ROV (por exemplo, de um sistema INS ou DVL - Doppler Velocity Log).6

Discovery Stereo (Nuvens de Pontos em Tempo Real e Fotogrametria Aprimorada):

O sistema Discovery Stereo eleva a capacidade de modelagem 3D a um novo patamar ao empregar um par de câmeras sincronizadas. Ele coleta sequências de pares de imagens estéreo, onde ambas as câmeras disparam exatamente no mesmo instante.6 Este sistema se beneficia tanto da calibração intrínseca de cada câmera individual quanto da calibração estéreo, que define com extrema precisão a posição e orientação relativa entre as duas câmeras (a linha de base estéreo).6

A principal vantagem do Discovery Stereo é sua capacidade de gerar dados 3D (na forma de nuvens de pontos ou mapas de profundidade) em tempo real, diretamente a bordo da câmera.6 Isso é alcançado através da análise da disparidade entre as imagens do par estéreo. A disparidade é a diferença na posição horizontal de um ponto correspondente nas duas imagens; quanto maior a disparidade, mais próximo o ponto está das câmeras. Algoritmos de correspondência estéreo, como "block matching" (comparação de blocos) e o cálculo da Soma das Diferenças Absolutas (SAD), são empregados para encontrar esses pontos correspondentes e calcular seus valores de disparidade.8 Com a linha de base estéreo calibrada e os parâmetros intrínsecos conhecidos, a disparidade pode ser convertida diretamente em uma estimativa de profundidade para cada pixel, resultando em uma nuvem de pontos 3D da cena vista pelas câmeras.6

Esses dados 3D em tempo real são valiosos para uma série de aplicações, mas é importante notar que eles estão disponíveis através da API do sistema (utilizando o protocolo DDS - Data Distribution Service) e não são visualizados diretamente na GUI padrão.6 As nuvens de pontos geradas em tempo real são tipicamente produzidas com uma resolução de imagem reduzida (por exemplo, 1024×1024 pixels) para otimizar o processamento embarcado.6

Além da capacidade em tempo real, os pares de imagens estéreo calibradas de alta resolução capturados pelo Discovery Stereo também podem ser utilizados em softwares de fotogrametria em um fluxo de trabalho de pós-processamento, similar ao do Mono. No entanto, a presença de uma linha de base estéreo conhecida e a sincronização precisa das imagens podem levar a uma reconstrução fotogramétrica mais robusta e precisa em comparação com a abordagem de câmera única, especialmente em termos de determinação de escala e em cenas com menos textura.6

A capacidade do Discovery Stereo de fornecer nuvens de pontos 3D em tempo real representa um avanço qualitativo significativo para aplicações que exigem um feedback imediato do ambiente tridimensional. Enquanto a fotogrametria tradicional (utilizada pelo Mono e como uma opção de pós-processamento para o Stereo) é extremamente poderosa para criar modelos 3D detalhados e precisos, ela é inerentemente um processo que ocorre após a coleta de dados. Para um ROV operar de forma autônoma ou semi-autônoma, ou para um piloto tomar decisões de navegação ou inspeção informadas com base na geometria 3D do ambiente em tempo real, dados 3D instantâneos são indispensáveis. Os "mapas de profundidade" ou "nuvens de pontos" gerados em tempo real pelo sistema Stereo 6 fornecem essa capacidade crítica, permitindo, por exemplo, que um sistema de controle do ROV identifique um obstáculo à frente e planeje uma rota alternativa sem a necessidade de esperar pelo demorado processo de pós-processamento fotogramétrico.8 Isso abre novas possibilidades para inspeção interativa, controle de qualidade durante a aquisição de dados e para o desenvolvimento de comportamentos robóticos mais inteligentes e responsivos.

2.5. Desafios Ambientais: Turbidez, Iluminação e Características do Alvo

A qualidade da imagem subaquática e, por conseguinte, dos modelos 3D derivados, é profundamente afetada pelas características do ambiente aquático e do alvo sendo inspecionado. O sistema Voyis Discovery incorpora características de design e processamento para mitigar alguns desses desafios, mas a compreensão de seus efeitos é crucial para o planejamento e execução de missões bem-sucedidas.

Turbidez e Posição da Iluminação:

A turbidez da água, causada pela presença de partículas em suspensão (sedimentos, plâncton, matéria orgânica), é um dos principais desafios para o imageamento óptico subaquático.6 Essas partículas têm dois efeitos prejudiciais principais:

1. Atenuação da Luz: As partículas absorvem e espalham a luz, reduzindo a quantidade de luz que atinge o alvo e a quantidade de luz refletida que retorna à câmera. Isso resulta em imagens mais escuras e com menor contraste.

2. Backscatter (Retroespalhamento): A luz emitida pelas fontes de iluminação do ROV é espalhada pelas partículas em suspensão diretamente de volta para a lente da câmera. Esse fenômeno, conhecido como backscatter, cria um "véu" luminoso que pode obscurecer o alvo, especialmente se as partículas estiverem próximas à câmera, e pode introduzir ruído e artefatos nos modelos 3D.6 O backscatter é um dos problemas mais persistentes e difíceis de superar na imagem subaquática.7

Para combater o backscatter, o posicionamento estratégico das fontes de luz (os LEDs Mini Nova) em relação à câmera é fundamental. O objetivo é minimizar o volume de água entre a câmera e o alvo que é intensamente iluminado e cujo espalhamento de luz retorna diretamente para a câmera. Isso é tipicamente alcançado 6:

• Aumentando a Separação Luz-Câmera: Montar os LEDs a uma certa distância da câmera (0.5 a 1.0 metro é recomendado 6) ajuda a deslocar a região de "sobreposição de backscatter" (a área onde a luz projetada cruza o campo de visão da câmera) para mais longe da câmera, idealmente para além do alvo de interesse.

• Inclinando as Luzes para Fora: Direcionar os feixes de luz ligeiramente para fora do eixo óptico da câmera também pode ajudar a empurrar a zona de backscatter para fora do campo de visão imediato.

Em situações de inspeção muito próxima (close-up), pode ser necessário adotar a estratégia oposta: inclinar as luzes para dentro, em direção ao alvo, ou montá-las mais próximas da câmera para garantir iluminação adequada do objeto de interesse.6

O design do sistema Discovery, que utiliza LEDs Mini Nova que podem ser posicionados separadamente da unidade da câmera, reconhece e aborda ativamente o desafio do backscatter. Isso o diferencia de sistemas que podem ter iluminação coaxial (integrada ao redor da lente) ou muito próxima à lente, os quais são mais suscetíveis aos efeitos negativos do backscatter. A flexibilidade no posicionamento da iluminação é uma característica chave para otimizar a qualidade da imagem em águas túrbidas.

Textura e Refletividade do Alvo:

Os produtos Voyis Discovery, tanto Mono quanto Stereo, geram modelos 3D através da detecção e correspondência de "características" (features) visuais entre pares de imagens (no caso do Stereo) ou entre imagens sequenciais (no caso do Mono e do pós-processamento SfM).6 Uma característica pode ser um canto, uma borda, ou um padrão de textura distintivo.

A natureza da superfície do alvo tem um impacto direto na densidade e qualidade dos pontos 3D que podem ser reconstruídos:

• Alvos Altamente Texturizados: Superfícies com muita textura, como estruturas corroídas (e.g., ferrugem), rochas com crescimento biológico variado, ou concreto áspero, fornecem uma abundância de características únicas. Isso permite que os algoritmos de visão computacional identifiquem e correspondam um grande número de pontos, resultando em nuvens de pontos densas e modelos 3D detalhados.6

• Alvos de Baixa Textura ou Altamente Reflexivos: Superfícies lisas, de cor uniforme (e.g., um casco de navio recém-pintado, um tubo de PVC limpo) ou altamente reflexivas (e.g., metal polido) oferecem poucas características distintivas para os algoritmos rastrearem.10 Isso pode resultar em uma menor densidade de pontos na nuvem 3D e, em casos extremos, em falhas na reconstrução de certas áreas.

O sistema Discovery inclui um recurso de Exposição Automática que tenta otimizar a iluminação da cena para maximizar os gradientes de textura observados pela câmera, o que pode ajudar a melhorar a detecção de características mesmo em alvos desafiadores.6 A qualidade da modelagem 3D, portanto, não é apenas uma função do sensor e do software, mas uma interação complexa entre o sistema de imageamento, as condições de iluminação e as propriedades intrínsecas da superfície do alvo. Isso implica que um bom planejamento da missão, incluindo o conhecimento prévio das características esperadas do alvo, é crucial para antecipar a qualidade dos resultados da modelagem 3D.

Alcance do Alvo e Resolução 3D:

Existe uma relação inversa entre a distância da câmera ao alvo (alcance) e a resolução espacial do modelo 3D resultante. Para maximizar a resolução 3D – ou seja, para que cada milímetro do objeto seja representado por um maior número de pixels na imagem e, consequentemente, por uma maior densidade de pontos no modelo 3D – é necessário minimizar o alcance ao alvo.6

A câmera possui uma resolução de sensor fixa (por exemplo, 2816×2816 pixels 6). Quando a câmera está mais distante do alvo, esses pixels cobrem uma área maior do mundo real. Consequentemente, cada pixel individual representa uma porção maior da superfície do objeto, resultando em uma menor resolução espacial (também conhecida como GSD - Ground Sample Distance, ou Distância de Amostra do Solo). Por outro lado, ao aproximar a câmera do alvo, a mesma quantidade de pixels do sensor cobre uma área menor do objeto, o que significa que cada pixel representa uma área menor da superfície, levando a uma maior resolução espacial.

O exemplo fornecido para o Discovery Stereo com um campo de visão de 75∘×75∘ ilustra bem este ponto 6:

• A um alcance de 1 metro, a área imageada é de aproximadamente 1.5 m×1.5 m. Isso resulta em uma resolução de cerca de 2 pixels por milímetro.

• A um alcance de 2 metros, a área imageada aumenta para aproximadamente 3.0 m×3.0 m. A resolução, neste caso, cai para cerca de 1 pixel por milímetro.

Este trade-off é fundamental. Para inspeções que requerem a detecção de pequenas características, defeitos milimétricos ou a medição precisa de pequenas dimensões, é essencial operar a câmera o mais próximo possível do alvo, respeitando as limitações de foco e segurança.17 Para mapeamento de áreas maiores, onde o detalhe fino não é a prioridade principal, um alcance maior pode ser aceitável, resultando em uma cobertura mais rápida da área, mas com menor resolução no modelo 3D.

2.6. Tipos de Saída de Dados e Suas Características

O sistema Voyis Discovery é capaz de gerar uma variedade de tipos de dados, cada um com formatos, tamanhos e propósitos específicos. Estes dados podem ser salvos no armazenamento interno da câmera ("onboard"), no disco rígido do computador de controle local (laptop), ou transmitidos através da rede para um endpoint designado (tipicamente via DDS - Data Distribution Service para dados que não sejam o stream de vídeo principal).6 A compreensão desses tipos de dados é essencial para o planejamento de missões, especialmente no que diz respeito à capacidade de armazenamento necessária e à largura de banda da rede.

A tabela a seguir resume as especificações dos principais tipos de saída de dados do sistema Discovery, com base nas informações fornecidas 6:

Tipo de Dado	Opções de Salvamento	Formato	Tamanho Típico/Médio dos Dados	Notas Relevantes
Video Stream	Local PC	.MP4	≈45 MB/min	Conforme visualizado na GUI. A resolução depende da configuração (Low Latency 1080p ou Full Resolution 4K).
Raw Images	Somente Onboard	.TIFF (12-bit)	≈15.5 MB/Imagem	Imagens originais do sensor, sem processamento. Ideais para análise avançada ou máxima qualidade em fotogrametria.
Processed Images	Onboard ou Local	.JPG (8-bit)	≈2 MB/Imagem	Imagens corrigidas para iluminação, cor e distorções. Prontas para uso em software de fotogrametria.
Point Cloud	DDS (via API)	XML	≈38 MB/frame	Gerado em tempo real pelo Discovery Stereo. Resolução 1024×1024. Não disponível na GUI.
RGB-D (Depth Map)	Local	EXR+JPEG	≈1.5 MB/par esteˊreo	Dados de profundidade associados à imagem colorida. Resolução 1024×1024.
IMU Data	Local	.CSV	Mínimo	Dados brutos da Unidade de Medição Inercial (acelerômetro, giroscópio).

É importante notar que os tamanhos dos dados são típicos ou médios, e a compressão pode variar dependendo do conteúdo da imagem.6

Um operador de sistema precisa estar ciente dessas especificações para um planejamento eficaz. Por exemplo, as "Raw Images", com seus ≈15.5 MB por imagem e capacidade de salvamento apenas onboard 6, exigem consideração cuidadosa da capacidade de armazenamento interno da câmera (que pode ser de 1TB ou 2TB, dependendo da configuração 6) se uma missão longa necessitar desse tipo de dado. Se a missão for longa e a captura de imagens RAW for contínua, o armazenamento pode se esgotar rapidamente. Da mesma forma, se a transmissão de "Point Cloud" em tempo real via DDS (com ≈38 MB por frame) for utilizada extensivamente, a largura de banda da rede do ROV (seja ela 100Mbit ou Gigabit Ethernet 6) deve ser capaz de suportar esse fluxo de dados sem comprometer outros sistemas críticos do veículo.

A variedade de tipos de saída de dados oferecida pelo sistema Discovery reflete sua flexibilidade e capacidade de se adaptar a diferentes necessidades de fluxo de trabalho e requisitos de missão. Nem toda operação exigirá todos os tipos de dados. Para uma simples inspeção visual de rotina, o stream de vídeo e talvez algumas imagens.JPG processadas podem ser perfeitamente suficientes. Para projetos de reconstrução 3D que exigem a mais alta fidelidade e qualidade, ou para aplicações científicas que necessitam do máximo de informação do sensor, as imagens RAW são indispensáveis. Para aplicações de autonomia ou navegação assistida por visão, as nuvens de pontos em tempo real fornecidas pelo Discovery Stereo são o dado crucial. O sistema Discovery, através dessas múltiplas opções de saída 6, demonstra uma engenharia que considera essa gama diversificada de requisitos operacionais.

Módulo 3: Configuração, Interface de Controle e Operação Avançada

Este módulo aborda os aspectos práticos da utilização do sistema Voyis Discovery, desde a sua instalação física em plataformas subaquáticas até o domínio das suas interfaces de controle e configurações avançadas para otimizar a aquisição de dados.

3.1. Integração Física e Elétrica em Plataformas Subaquáticas

A correta integração física e elétrica do sistema Discovery é fundamental para o seu desempenho e confiabilidade.

Montagem:

O primeiro passo é a montagem da unidade da câmera (Mono ou Stereo) e dos LEDs Mini Nova no veículo subaquático (ROV ou AUV). Ambos devem ser orientados na direção de interesse da inspeção ou mapeamento. Um aspecto crucial é o posicionamento dos LEDs em relação à câmera. Conforme discutido anteriormente (Seção 2.5), para mitigar os efeitos do backscatter em águas túrbidas, recomenda-se posicionar os LEDs o mais longe possível da câmera, idealmente com uma separação de 0.5 a 1.0 metro.6 Esta separação ajuda a criar um ângulo entre o eixo de iluminação e o eixo óptico da câmera, reduzindo a quantidade de luz espalhada pelas partículas na água que retorna diretamente para a lente.

No entanto, para inspeções de alvos muito próximos (close-up), onde a intensidade da luz no alvo pode ser um problema com grande separação, pode ser necessário inclinar os feixes dos LEDs para dentro, em direção ao alvo, ou até mesmo montar os LEDs mais próximos da câmera para garantir uma iluminação adequada e uniforme da área de interesse.6

Conexões:

Após a montagem física, as conexões elétricas e de dados devem ser estabelecidas:

• LEDs: Os cabos dos LEDs Mini Nova devem ser conectados às suas respectivas saídas (bulkheads) na unidade da câmera Discovery.

• Cabo do Veículo: O cabo principal de conexão do veículo deve ser conectado à câmera. Este cabo transporta alimentação, dados Ethernet e, opcionalmente, sinais de sincronização de tempo PPS (Pulse Per Second). É vital garantir que as conexões elétricas sejam feitas de acordo com a pinagem especificada no "Integration Drawing" do produto.6

  • Alimentação: O sistema requer uma alimentação de 24 VDC.6

  • Ethernet: Uma conexão Ethernet (4 fios para 100Mbit, 8 fios para Gigabit) é necessária para controle e transferência de dados. O desempenho ótimo é alcançado com uma conexão Gigabit, especialmente se grandes volumes de dados ou streams de alta resolução forem utilizados.6

  • Sincronização PPS (Opcional): Para aplicações que exigem alta precisão na estampagem temporal dos dados (e.g., para correlação com dados de navegação), uma entrada de sinal PPS pode ser utilizada.

  • Pinagem (Exemplo Discovery Stereo): O documento de treinamento 6 detalha a pinagem para o conector do Discovery Stereo (PLP16F), que inclui pinos para alimentação (POWER, POWER GROUND), pares Ethernet (DA+/-, DB+/-, DC+/-, DD+/- seguindo o padrão T568B), entrada PPS e sua referência de terra (SIGNAL GROUND), e blindagens (POWER SHIELD, OUTER SHIELD). É crucial que os pares Ethernet corretos sejam conectados para o controle do sistema.

Teste dos LEDs em Superfície:

Um aviso importante refere-se ao teste dos LEDs Mini Nova fora d'água (em convés). Se for necessário testar a funcionalidade dos LEDs em ar, é aconselhável remover as tampas protetoras dos Mini Nova. A falha em remover essas tampas por mais de um minuto pode levar ao superaquecimento e derretimento das mesmas.6 Os LEDs são projetados para dissipar calor na água e só devem operar submersos por períodos prolongados para evitar superaquecimento e danos permanentes.6

A recomendação de separação luz-câmera e o aviso sobre o teste em convés ressaltam que o sistema Discovery é otimizado para o ambiente operacional subaquático. As condições atmosféricas, como a ausência de resfriamento eficiente pela água e a menor proeminência do problema de backscatter no ar claro, são significativamente diferentes e exigem precauções específicas. A água atua como um dissipador de calor essencial para os LEDs de alta potência 6; no ar, eles podem superaquecer rapidamente.6 A estratégia de separação luz-câmera 6 é uma resposta direta ao desafio do backscatter na água 6, um problema que é menos pronunciado no ar. Estas considerações demonstram um design de engenharia focado e adaptado ao ambiente de destino do produto.

3.2. Interfaces de Controle: Discovery GUI e o Potencial da Discovery API/SDK

O sistema Voyis Discovery oferece duas opções principais para controle e interação, atendendo a diferentes perfis de usuários e necessidades de aplicação: a Discovery GUI (Graphical User Interface) e a Discovery API/SDK (Application Protocol Interface / Software Development Kit).

Discovery GUI (Graphical User Interface):

A Discovery GUI é uma interface gráfica de usuário projetada para ser executada em um computador de controle padrão (geralmente um laptop). Ela fornece uma maneira intuitiva e visual para os operadores controlarem o sistema, visualizarem o fluxo de vídeo em tempo real e monitorarem as informações de status da câmera.6

• Instalação e Conexão: O software instalador da GUI é fornecido na unidade USB que acompanha o produto e está disponível para os sistemas operacionais Windows e Ubuntu.6 Para estabelecer a comunicação, o computador de controle deve ter sua configuração de rede IP ajustada para estar na mesma sub-rede da câmera Discovery. O endereço IP de fábrica da câmera geralmente está indicado em uma etiqueta no produto, e o computador deve ser configurado com um IP estático na mesma faixa (e.g., 192.168.50.xxx, onde xxx é um número entre 2 e 254, diferente do IP da câmera e do gateway) e com a máscara de sub-rede 255.255.255.0 e gateway 192.168.50.1.6 É importante também verificar as configurações de firewall do Windows para permitir que a aplicação Discovery GUI acesse redes privadas, pois o firewall pode bloquear a detecção automática da câmera.6

Discovery API/SDK (Application Protocol Interface / Software Development Kit):

Para usuários que necessitam de um nível de controle mais profundo, desejam desenvolver interfaces de usuário customizadas, ou buscam integrar o sistema Discovery em arquiteturas de controle de veículos de baixo nível ou em sistemas de controle autônomo, a Voyis fornece uma API e um SDK.6

• Detalhes: O SDK é tipicamente fornecido como um arquivo zip (e.g., "VoyisApi_Windows_x64_Release") na unidade USB do produto. Este arquivo contém as bibliotecas necessárias e exemplos de código. Um manual detalhado da API, geralmente no formato HTML (e.g., localizado em "Docs/Index.html" dentro do arquivo zip), fornece a documentação para os desenvolvedores.6 A API Voyis utiliza o padrão DDS (Data Distribution Service) para o streaming de todos os tipos de dados, exceto o fluxo de vídeo principal que também pode ser acessado via RTSP.6 O DDS é um middleware robusto projetado para comunicação em tempo real, escalável e confiável em sistemas distribuídos.

Streaming de Vídeo:

O fluxo de vídeo ao vivo da câmera Discovery pode ser acessado de duas maneiras principais:

• RTSP (Real-Time Streaming Protocol): O vídeo é transmitido via RTSP e pode ser acessado utilizando o endereço IP do produto no formato rtsp://<product IP address>:5002/video.6 Este stream pode ser visualizado em players de vídeo compatíveis com RTSP, como o VLC, ou integrado em aplicações customizadas usando bibliotecas como GStreamer.

• DDS (via API): O fluxo de vídeo também pode ser acessado como um tópico DDS através da Voyis API, permitindo uma integração mais profunda com sistemas baseados em DDS.6

A oferta de uma GUI amigável e, ao mesmo tempo, de uma API/SDK poderosa e flexível demonstra um claro entendimento por parte da Voyis das diversas necessidades e níveis de expertise de seus usuários. Nem todos os operadores do sistema Discovery serão programadores ou necessitarão de integração de baixo nível. Para muitos, a GUI 6 oferece uma maneira perfeitamente adequada e acessível para operar a câmera, configurar parâmetros e coletar dados de alta qualidade. No entanto, para aplicações mais avançadas, como o desenvolvimento de veículos subaquáticos autônomos 9 ou a integração do Discovery em sistemas de controle de ROV complexos e multifuncionais, uma API é essencial. A API, especialmente quando combinada com a robustez e as capacidades em tempo real do DDS 6, fornece a infraestrutura de comunicação de dados necessária para esses cenários exigentes, permitindo um fluxo de dados confiável e de baixa latência que é crucial para o sucesso de tais aplicações.

3.3. Domínio das Configurações da Câmera via GUI para Otimização de Resultados

A Interface Gráfica do Usuário (GUI) do Discovery oferece um conjunto abrangente de controles que permitem ao operador ajustar finamente os parâmetros da câmera para otimizar a qualidade da imagem e do vídeo de acordo com as condições ambientais e os objetivos da missão. Um entendimento claro dessas configurações é essencial para extrair o máximo desempenho do sistema.6

Visão Geral da Interface da GUI:

A interface principal da GUI é tipicamente organizada em painéis lógicos 6:

• Seleção de Visualização: Ícones permitem alternar entre a visualização dos "Controles da Câmera" (ícone de engrenagem) e o "Status do Sistema" (ícone de gráfico).

• Controle da Câmera (Camera Control): Contém todas as configurações relacionadas à captura de imagem e vídeo.

• Salvamento Onboard (Camera Onboard Data Saving): Configurações para salvar dados diretamente no disco rígido interno da câmera.

• Salvamento Local (Local Data Saving): Configurações para salvar dados no disco rígido do computador de controle.

• Visualizador de Dados (Data Viewer): Exibe o fluxo de vídeo da câmera em tempo real.

Configurações Principais da Câmera:

• Frame Rate (fps) - Taxa de Quadros: Define a taxa de quadros do fluxo de vídeo.

  • Recomendado: 20 fps tanto para o Discovery Mono quanto para o Stereo.6

  • Nota: Geralmente não há necessidade de reduzir a taxa de quadros máxima do vídeo, pois a taxa de salvamento das imagens estáticas (stills) para modelagem 3D é configurada separadamente.6 O Manual do Usuário 6 indica que a taxa de quadros definida aqui também limita a taxa máxima de salvamento de dados (onboard e local), embora essa limitação possa não ser refletida na GUI.

• Exposure (ms) - Tempo de Exposição: Controla a quantidade de tempo que o sensor da câmera fica exposto à luz.

  • Efeito: Valores mais altos aumentam o "brilho" da imagem.

  • Recomendação: Deve ser minimizado tanto quanto possível para evitar o desfoque de movimento ("motion blur"), especialmente se o ROV estiver se movendo. As configurações ideais dependem do modo de operação dos LEDs (LED Control Mode) 6:

    • LED Control = Strobe: 0.1ms a 3.5ms (o tempo máximo de duração do strobe é 3.5ms).

    • LED Control = Continuous: 1ms a 30ms.

    • LED Control = Off (Luz Ambiente): 5ms a 30ms, dependendo da luz solar disponível.

• Gain (dB) - Ganho: Ajusta a sensibilidade do sensor da câmera (análogo ao "ISO" em câmeras DSLR).

  • Efeito: Valores mais altos aumentam o "brilho" da imagem.

  • Recomendação: Manter em 10 dB ou menos para evitar granulação excessiva ou ruído na imagem. O ganho deve ser usado com moderação, preferencialmente apenas quando a luz for insuficiente mesmo com o tempo de exposição otimizado.6

  • Notas Específicas:

    • Para o Discovery Mono, ao não utilizar Exposição/Ganho Automático, recomenda-se manter o Ganho em 0 (ou o valor mínimo) até que o Tempo de Exposição exceda 3ms.6

    • Para o Discovery Stereo, recomenda-se ajustar o Tempo de Exposição até o máximo do modo strobe (3.5ms). Se a imagem ainda estiver muito escura, então comece a aumentar o Ganho.6

• Image Undistortion - Correção de Distorção da Imagem: Aplica a calibração de fábrica para corrigir distorções da lente e da água.

  • Recomendado: ON, especialmente e crucialmente quando as imagens são destinadas à modelagem 3D.6 Desligar esta opção pode fornecer um campo de visão ligeiramente maior para pilotagem, mas à custa da precisão geométrica.

• LED Control - Controle dos LEDs: Define o modo de operação para os LEDs Mini Nova conectados.

  • Strobe: As luzes piscam em sincronia com as exposições da câmera, fornecendo a iluminação máxima (até 5 vezes mais potente que o modo contínuo). Ideal para operações de modelagem 3D onde exposições curtas são necessárias para imagens nítidas.6 A duração máxima do strobe é de 3.5ms.

  • Continuous: As luzes permanecem continuamente acesas, mas com uma potência de iluminação menor. Útil quando se utilizam câmeras secundárias que precisam de iluminação constante, ou para observação geral. Este modo aumenta o consumo de energia do sistema.6

  • Off: As luzes não são ativadas. Usado quando se opera com luz ambiente (e.g., luz solar em águas rasas claras) ou com fontes de luz externas.6

• Auto White Balance - Balanço de Branco Automático: Corrige automaticamente a cor da imagem.

  • Recomendado: ON. O software analisa as imagens recentes (tipicamente os 50% centrais) e ajusta continuamente os canais de cor para obter um balanço de branco neutro. Isso prepara as imagens para uso direto em softwares de fotogrametria, melhorando a consistência da cor.6

• Auto Exposure & Gain - Exposição e Ganho Automáticos: Permite que o software da câmera ajuste automaticamente o tempo de exposição e o ganho para manter um brilho de imagem ideal.

  • Recomendado: ON. O operador define limites mínimos e máximos para a exposição e o ganho, e o software opera dentro dessas faixas. O algoritmo analisa os 50% centrais da imagem e prioriza o ajuste do tempo de exposição antes de recorrer ao aumento do ganho, se necessário.6 Os limites devem ser definidos com base nas recomendações para cada Modo de Controle de LED.

• Video Resolution - Resolução do Vídeo: Define a resolução do fluxo de vídeo ao vivo e dos arquivos de vídeo gravados (não afeta a resolução das imagens estáticas salvas, que são sempre em resolução total).

  • Low Latency (1080p): Minimiza o atraso (latência) para uma experiência de visualização mais suave, ideal para pilotagem, especialmente se o link de comunicação (tether) for de 10/100 Mbps. A resolução é tipicamente 1920×1080 ou similar.6

  • Full Resolution (4K/2816p): Ideal para salvar o fluxo de vídeo na resolução ultra-alta nativa do sensor (e.g., 2816×2816 pixels), preservando o máximo de detalhes visuais. Mais adequado para tethers de fibra óptica ou Gigabit Ethernet devido à maior largura de banda necessária.6

  • Nota: A seleção da resolução de vídeo na GUI também determinará a resolução do stream de vídeo RTSP.

• Max Bitrate (Mbps) - Taxa de Bits Máxima: Controla a taxa de bits do fluxo de vídeo H.264.

  • Recomendado: 20 Mbps é um bom ponto de partida, oferecendo um equilíbrio entre qualidade de vídeo e uso de largura de banda.6 O Manual do Usuário 6 indica uma faixa válida de 20 Mbps a 40 Mbps.

Para facilitar o início da operação, especialmente para novos usuários, a tabela a seguir apresenta os parâmetros de início rápido recomendados pela Voyis para as versões Mono e Stereo, extraídos principalmente de 6 e.6 Estes valores servem como uma base sólida, que pode ser ajustada conforme as necessidades específicas da missão e as condições ambientais.

Parâmetro	Recomendação Discovery Mono	Recomendação Discovery Stereo	Justificativa/Notas
Controle da Câmera
Frame Rate (fps)	20 6	20 6	Máximo recomendado; taxa de stills é separada.
Exposure (ms) (com LED Strobe)	0.1 - 3.5 (Auto) 6	0.1 - 3.5 (Auto) 6	Manter o mais baixo possível para nitidez; 3.5ms é o máximo do strobe.
Gain (dB)	1 - 10 (Auto) 6	1 - 10 (Auto) 6	Manter abaixo de 10 para evitar granulação. Aumentar se a imagem estiver escura mesmo com exposição máxima. Mono: Gain=0 até Exp>3ms (manual). Stereo: Aumentar Gain após Exp max.
Image Undistortion	On 6	On 6	Crítico para modelagem 3D.
LED Control	Strobe 6	Strobe 6	Ideal para modelagem 3D; máxima iluminação com exposições curtas.
Auto White Balance	On 6	On 6	Corrige a cor automaticamente para fotogrametria.
Auto Exposure (ms) (Min / Max)	Min 0.20 / Max 3.50 (Strobe) 6	Min 0.20 / Max 3.50 (Strobe) 6	Permite ajuste automático dentro de limites seguros para o modo Strobe.
Auto Gain (dB) (Min / Max)	Min 1 / Max 10 6	Min 1 / Max 10 6	Evita ganho excessivo que causa ruído.
16:9 Aspect Ratio	On 6	On 6	Otimiza o streaming de vídeo.
Video Resolution	Low Latency (se tether limitado) / Full Resolution 6	Low Latency (se tether limitado) / Full Resolution 6	Low Latency economiza largura de banda. Full Resolution para máxima qualidade de vídeo salvo.
Max Bitrate (Mbps)	20 6	20 6	Bom equilíbrio entre qualidade de vídeo e uso de largura de banda.
Salvamento de Dados
Saving Rate (fps) (Onboard/Local)	3-5 6	3-5 6	Para fotogrametria, garante sobreposição de imagem adequada (80%). Ajustar conforme a velocidade e estabilidade do ROV.
Camera Onboard: Processed Images	Off (Salvar Localmente) 6	Off (Salvar Localmente) 6	Salvar localmente é mais rápido se a largura de banda permitir.
Camera Onboard: Raw Images	Off (geralmente) / On (usuários avançados) 6	On (para backups, se espaço permitir) 6	Arquivos grandes; considerar espaço de armazenamento onboard.
Local Saving: Processed Images	On (durante levantamento 3D) 6	On (durante levantamento 3D) 6	Essencial para fotogrametria.
Local Saving: Video	On (se desejar vídeo salvo) 6	On (se desejar vídeo salvo) 6	Útil para replay da missão.
Local Saving: Save IMU Data	On (se usar para fotogrametria) 6	On (se usar para fotogrametria) 6	Dados IMU podem melhorar a precisão da fotogrametria.

As recomendações de configuração, como a preferência por manter o ganho baixo e otimizar a imagem primariamente através do tempo de exposição, e o uso do modo strobe para modelagem 3D, não são arbitrárias. Elas refletem um profundo entendimento dos princípios de processamento de imagem e dos requisitos específicos da fotogrametria. O objetivo é sempre maximizar a relação sinal-ruído e a nitidez da imagem. Aumentar o ganho (equivalente ao ISO em câmeras fotográficas) amplifica não apenas o sinal útil (luz capturada) mas também o ruído inerente ao sensor e ao processo de leitura.6 É, portanto, preferível obter uma imagem bem iluminada através de um tempo de exposição adequado e uma fonte de luz potente (como os LEDs no modo Strobe 6) do que depender excessivamente do ganho, o que pode introduzir granulação e outros artefatos que prejudicam a qualidade da imagem e a subsequente análise fotogramétrica. O modo Strobe é particularmente vantajoso porque permite o uso de tempos de exposição muito curtos 6, o que é essencial para minimizar o desfoque de movimento, ao mesmo tempo em que fornece a máxima intensidade luminosa para otimizar a captura de luz pelo sensor. Essas diretrizes de configuração 6 são, portanto, projetadas para produzir a melhor qualidade de imagem possível, dadas as restrições do ambiente e do equipamento, com foco no objetivo principal de modelagem 3D de alta precisão.

3.4. Estratégias de Armazenamento de Dados: Onboard vs. Local

O sistema Voyis Discovery oferece flexibilidade no que diz respeito ao armazenamento dos dados capturados, permitindo que o operador escolha entre salvar os dados diretamente no disco rígido interno da câmera (armazenamento "onboard") ou no disco rígido do computador de controle que está executando a GUI (armazenamento "local"). A escolha da estratégia de armazenamento depende de vários fatores, incluindo as limitações da plataforma do ROV/AUV (especialmente a largura de banda do link de comunicação), os tipos de dados sendo coletados e os requisitos da missão.

Onboard Data Saving (Armazenamento na Câmera):

Esta opção permite que os dados sejam salvos diretamente no disco rígido interno da unidade da câmera Discovery.

• Quando Usar: É geralmente recomendado para integrações onde a largura de banda do link de comunicação entre o ROV/AUV e a superfície é limitada (e.g., tethers longos de cobre com capacidade de 10/100 Mbps em vez de fibra óptica Gigabit), ou quando se está salvando tipos de dados muito grandes, como as Imagens Raw (Brutas).6 Também pode ser uma boa opção se houver preocupações com a estabilidade do link de comunicação.

• Configurações na GUI 6:

  • Location: Permite ao usuário definir ou selecionar uma pasta no disco rígido onboard onde os dados serão salvos. O padrão é "default".

  • Saving Rate (fps): Esta taxa de quadros por segundo se aplica a todos os tipos de dados que estão sendo salvos (seja onboard ou localmente). Para fotogrametria, uma taxa de 3 a 5 FPS é tipicamente recomendada para garantir sobreposição de imagem adequada sem gerar um volume excessivo de dados.6

  • Processed Images (On/Off): Controla o salvamento das imagens.JPG processadas (corrigidas para distorção, iluminação e cor). Geralmente, recomenda-se manter esta opção em "Off" para o salvamento onboard se as imagens puderem ser salvas localmente no computador de controle, a menos que a largura de banda do veículo seja um fator limitante severo.6

  • Raw Images (On/Off): Habilita o salvamento das imagens.TIFF originais de 12 bits (ou 16 bits), que não foram tocadas pelo processamento da câmera. Estas são recomendadas principalmente para usuários avançados, aplicações de processamento de imagem muito específicas, ou quando a máxima fidelidade de dados é necessária para fotogrametria. Devem ser mantidas em "Off" durante a pilotagem normal do ROV, pois são arquivos muito grandes (aproximadamente 15.5 MB por imagem 6) e consomem rapidamente o espaço de armazenamento.6

• Download de Dados Onboard: Após a missão, os dados salvos no disco interno da câmera podem ser acessados e baixados através do protocolo FTP (File Transfer Protocol). O computador deve estar conectado à câmera via Ethernet e na mesma rede. Duas opções principais são:

  • Windows Explorer: Digitar ftp://<endereço IP do produto> na barra de endereços do Windows Explorer.6

  • Cliente FTP (e.g., FileZilla): Usar um software cliente FTP como o FileZilla, digitando ftp://<endereço IP do produto> no campo "Host". FileZilla geralmente oferece maior velocidade de download devido à capacidade de realizar transferências de arquivos concorrentes.6

Local Data Saving (Armazenamento no Computador de Controle):

Esta opção permite que os dados sejam salvos diretamente no disco rígido do computador (laptop) que está executando a Discovery GUI.

• Quando Usar: É geralmente a opção recomendada quando o sistema está conectado através de uma rede Ethernet de boa qualidade (10/100 Mbps ou, preferencialmente, Gigabit Ethernet), pois os dados ficam disponíveis para uso e análise assim que a missão de levantamento é concluída, sem a necessidade de um processo de download separado.6

• Configurações na GUI 6:

  • Location: Permite ao usuário selecionar uma pasta no disco rígido do computador local onde os dados serão salvos.

  • Processed Images (On/Off): Controla o salvamento das imagens.JPG processadas. Recomendado: ON durante qualquer levantamento 3D, pois estas são as imagens primárias usadas pelo software de fotogrametria.6

  • Video (On/Off): Habilita o salvamento do fluxo de vídeo em um arquivo.MP4 no computador local. Recomendado: ON, pois é sempre útil ter um registro em vídeo da missão para replay ou referência, e o impacto no armazenamento é geralmente gerenciável.6

  • Save IMU Data (On/Off): Controla o salvamento dos dados da Unidade de Medição Inercial (IMU) em um arquivo.CSV no computador local. Recomendado: OFF, a menos que os dados da IMU estejam sendo especificamente utilizados para auxiliar no processo de fotogrametria ou para outras análises de movimento.6

A flexibilidade de escolher entre armazenamento onboard e local é uma característica de design importante, pois permite que a estratégia de coleta de dados seja adaptada às limitações específicas da plataforma do ROV/AUV e aos requisitos da missão. A comunicação subaquática, seja através de umbilicais de cobre ou fibra, ou links acústicos para AUVs, pode ser um gargalo significativo.7 Se o link de comunicação for instável ou tiver baixa largura de banda (por exemplo, uma conexão Ethernet de 10/100 Mbps em vez de Gigabit 6), a tentativa de transmitir grandes volumes de dados de imagem em tempo real (especialmente imagens Raw ou um grande número de JPEGs em alta taxa de quadros) pode não ser viável ou pode interferir com outros dados críticos do veículo. Nesses cenários, a capacidade de salvar os dados onboard 6 e depois baixá-los quando o veículo retorna à superfície ou quando uma conexão de maior largura de banda está disponível 6 torna-se uma contingência valiosa e, por vezes, a única opção prática. Por outro lado, se uma conexão de rede robusta e de alta largura de banda estiver disponível entre a câmera e o computador de controle, o salvamento local 6 é geralmente preferível, pois fornece acesso imediato aos dados para controle de qualidade, processamento preliminar ou análise pós-missão.

3.5. Monitoramento e Administração do Sistema

Para garantir a operação confiável e o desempenho ideal do sistema Voyis Discovery, são fornecidas ferramentas para monitoramento em tempo real do status do sistema e para administração de configurações mais avançadas.

System Status (Status do Sistema na GUI):

A aba "System Status" na Discovery GUI fornece uma visão geral dos parâmetros operacionais críticos do sistema. É fundamental que o operador monitore esses itens regularmente, especialmente antes e durante uma missão.6

• Itens Mais Críticos a Monitorar:

  • GUI/Camera Version (Versão da GUI/Câmera): Exibe as versões do software da interface gráfica e do firmware da câmera. Esta informação é útil para referência e deve ser fornecida ao Suporte Técnico da Voyis caso seja aberto um chamado de suporte.

  • Disk Usage (Uso do Disco Onboard %): Mostra a porcentagem do disco rígido interno da câmera que está sendo utilizada. É crucial monitorar este valor para evitar que o disco fique cheio durante uma operação. Um botão "Clear Onboard Storage" (Limpar Armazenamento Onboard) geralmente está disponível na seção de Salvamento Local 6 ou pode ser uma funcionalidade implícita ao gerenciar o disco.

  • Time Source & Stats (Fonte de Tempo e Estatísticas): Verifica se uma fonte de tempo externa (como PPS, PTP - Precision Time Protocol, ou NTP - Network Time Protocol) está conectada e funcionando corretamente. A sincronização de tempo precisa é vital para muitas aplicações.

  • Housing Pressure (Pressão do Invólucro - PSI): Este é um indicador de segurança extremamente importante. O invólucro da câmera Discovery é mantido sob um vácuo parcial, com uma pressão interna tipicamente entre 8 e 12 PSI.6 Uma queda significativa nesta pressão pode indicar um vazamento no invólucro, o que requer atenção imediata para evitar danos por inundação.

  • Network Usage (Uso da Rede - Mbps): Mostra a quantidade de largura de banda da rede que está sendo consumida pelo produto. Deve ser monitorado ao operar em veículos com links de comunicação de largura de banda limitada.

  • Mean CPU Temp (Temperatura Média da CPU - °C) e Housing Temperature (Temperatura do Invólucro - °C): Monitora as temperaturas internas do sistema. Valores excessivamente altos podem indicar problemas de resfriamento ou sobrecarga.

System Administration (Administração do Sistema via Servidor Web):

Para configurações mais avançadas e gerenciamento do sistema, o Voyis Discovery oferece uma interface de administração baseada em servidor web. Esta interface é acessada abrindo um navegador web e digitando o endereço http://<endereço IP do produto>:9001.6 O endereço IP do produto pode ser encontrado em uma etiqueta no invólucro da câmera.

• Funcionalidades Principais 6:

  • Changing the System IP Address (Mudar o Endereço IP do Sistema): Permite configurar o endereço IP estático da câmera.

  • Connecting to an NTP Time Server (Conectar a um Servidor de Tempo NTP): Permite configurar a câmera para sincronizar seu relógio interno com um servidor NTP na rede.

  • Updating System Software (Atualizar o Software do Sistema): Permite carregar e instalar atualizações de firmware ou software do sistema. Este processo geralmente requer um arquivo de atualização específico (com extensão.2gu) fornecido pelo Suporte Técnico da Voyis.6

  • Modifying the name of ROS data topics (Modificar o nome dos tópicos de dados ROS): Para usuários que integram o Discovery com o Robot Operating System (ROS), esta funcionalidade permite customizar os nomes dos tópicos sob os quais os dados da câmera são publicados.

  • System testing (Testes do sistema): Pode incluir ferramentas de diagnóstico ou testes de baixo nível, geralmente usados sob orientação do suporte técnico.

• Nota Importante: Após alterar qualquer configuração através da interface de Administração do Sistema, geralmente é recomendado realizar um ciclo de energia (desligar e ligar) no produto para garantir que as novas configurações sejam aplicadas corretamente.6

As ferramentas de monitoramento de status e administração do sistema são componentes essenciais para a confiabilidade operacional a longo prazo do equipamento. Elas permitem não apenas a configuração inicial e a otimização do desempenho, mas também o diagnóstico proativo de problemas potenciais e a realização de manutenção preventiva. Em um ambiente operacional tão hostil e remoto como o subaquático, onde o acesso físico ao equipamento é difícil e caro, a capacidade de monitorar remotamente parâmetros críticos como a pressão do invólucro 6 pode ser a diferença entre detectar um problema incipiente (como um pequeno vazamento) e sofrer uma falha catastrófica do sistema. Da mesma forma, a capacidade de atualizar o software do sistema através de uma interface web 6 simplifica enormemente os processos de manutenção e a implementação de novos recursos ou correções, sem a necessidade de intervenção física direta no hardware. A configuração de fontes de tempo como NTP 6 ou a verificação do status da sincronização PPS 6 são cruciais para garantir a correta estampagem temporal dos dados, o que é vital para a fusão de dados com outros sensores e para a validade de qualquer análise geoespacial ou temporal subsequente.

Módulo 4: Metodologia Detalhada para Modelagem 3D de Alta Qualidade

A geração de modelos 3D de alta qualidade a partir dos dados do sistema Voyis Discovery não depende apenas do hardware avançado, mas também de uma metodologia de aquisição e processamento de dados cuidadosamente planejada e executada. Este módulo detalha as etapas e considerações cruciais para alcançar os melhores resultados possíveis em fotogrametria subaquática.

4.1. Otimização das Configurações da Câmera para Fotogrametria

Conforme brevemente mencionado em seções anteriores, certas configurações da câmera são particularmente importantes quando o objetivo principal é a modelagem 3D. A otimização desses parâmetros é o primeiro passo para garantir que os dados brutos coletados sejam adequados para um processamento fotogramétrico bem-sucedido.6

• Image Undistortion (Correção de Distorção da Imagem): ON

  Esta configuração é absolutamente essencial.6 Ela aplica a calibração de fábrica da câmera para remover as distorções geométricas causadas pela lente e pela interface com a água. Os softwares de fotogrametria dependem de um modelo de câmera preciso para realizar a triangulação e a reconstrução 3D. Fornecer imagens já corrigidas simplifica o fluxo de trabalho e garante que os dados de entrada sejam geometricamente precisos.

• LED Control (Controle dos LEDs): STROBE

  O modo Strobe é o preferido para modelagem 3D.6 Ele sincroniza flashes de luz de alta intensidade dos LEDs Mini Nova com cada exposição da câmera. Isso oferece duas vantagens principais:

  1. Máxima Iluminação: Permite que a câmera utilize tempos de exposição muito curtos (ver abaixo), mesmo em condições de baixa luminosidade ambiente.

  2. Congelamento de Movimento: As exposições curtas "congelam" o movimento relativo entre o ROV e o alvo, resultando em imagens nítidas, o que é vital para a detecção precisa de características.

• Auto Exposure & Gain (Exposição e Ganho Automáticos): ON

  Habilitar os modos automáticos para exposição e ganho é recomendado.6 Isso permite que a câmera se adapte dinamicamente às variações nas condições de iluminação, que são comuns em ambientes subaquáticos. O operador deve definir limites (mínimo e máximo) apropriados para ambos os parâmetros, seguindo as recomendações para o modo Strobe (e.g., Tempo de Exposição: Mín 0.20ms, Máx 3.50ms; Ganho: Mín 1 dB, Máx 10 dB). O sistema priorizará o ajuste da exposição antes de aumentar o ganho, para minimizar o ruído.

• Saving Rate (fps) (Taxa de Salvamento de Imagens Estáticas): 3 a 5 FPS

  Uma taxa de salvamento de 3 a 5 quadros por segundo para as imagens estáticas é geralmente suficiente para a maioria das aplicações de fotogrametria com ROVs que se movem lentamente.6 Esta taxa visa garantir uma sobreposição adequada entre imagens consecutivas (tipicamente 60-80% é recomendado para um bom desempenho do SfM 10) sem gerar um volume excessivo de dados, o que aumentaria o tempo de processamento e os requisitos de armazenamento. Se o ROV for particularmente instável ou se mover rapidamente, uma taxa ligeiramente mais alta (e.g., 5 FPS) pode ser benéfica.

• Processed Images (.jpg) (Salvar Imagens Processadas): ON

  É crucial habilitar o salvamento das imagens processadas no formato.JPG.6 Estas são as imagens que já tiveram as correções de distorção, nivelamento de luz (HDR) e balanço de branco aplicadas. Elas estão prontas para serem importadas diretamente nos softwares de fotogrametria, simplificando o fluxo de trabalho de pós-processamento.

Estas configurações representam um equilíbrio cuidadosamente considerado entre a necessidade de capturar imagens da mais alta qualidade possível para a fotogrametria, a necessidade de gerenciar o volume de dados produzidos e a eficiência operacional durante a missão. Cada uma dessas configurações tem um impacto direto e significativo na qualidade do modelo 3D final. Por exemplo, a correção de distorção ("Image Undistortion") é fundamental porque os algoritmos de SfM baseiam-se em um modelo de câmera preciso para projetar raios no espaço 3D. O controle dos LEDs no modo "Strobe" garante que haja luz suficiente para permitir tempos de exposição curtos, combatendo o desfoque de movimento, que é um dos principais inimigos da fotogrametria precisa. A funcionalidade de "Auto Exposure & Gain" lida com as inevitáveis variações de iluminação encontradas em ambientes subaquáticos complexos. A taxa de salvamento de imagens ("Saving Rate") de 3-5 FPS é um compromisso prático: uma taxa muito baixa pode não fornecer a sobreposição de imagem necessária para que o software encontre correspondências robustas entre as imagens, enquanto uma taxa excessivamente alta pode levar a um grande volume de dados redundantes, aumentando desnecessariamente o tempo de processamento. Finalmente, salvar as "Processed Images (.jpg)" simplifica o fluxo de trabalho, pois essas imagens já passaram por uma série de correções e aprimoramentos 6, tornando-as ideais para entrada direta nos pacotes de software de fotogrametria.

4.2. Técnicas de Levantamento e Captura de Dados para Reconstrução 3D Robusta

Além das configurações otimizadas da câmera, a metodologia empregada durante o levantamento e a captura de dados é igualmente, se não mais, crítica para o sucesso da reconstrução 3D. Mesmo o equipamento mais avançado produzirá resultados subótimos se os dados de entrada forem de baixa qualidade ou se a estratégia de aquisição for inadequada.6

As seguintes técnicas de levantamento são recomendadas para garantir dados robustos para fotogrametria:

• Ativar o Salvamento de "Processed Images": Conforme mencionado anteriormente, certifique-se de que a opção para salvar as imagens estáticas processadas (.JPG) esteja habilitada durante todo o levantamento 3D.

• Inspecionar o Alvo de TODAS as Direções e Múltiplas Elevações/Altitudes:

  Para uma reconstrução 3D completa e precisa, é essencial imagear o alvo de uma variedade de ângulos e alturas. Isso significa não apenas circundar o objeto horizontalmente, mas também variar a altitude do ROV para capturar vistas de cima, de baixo (se acessível e relevante) e de ângulos oblíquos. Uma boa "rede de câmeras" com múltiplas vistas convergentes do alvo é fundamental para a robustez do ajuste de feixes (bundle adjustment) no processo SfM.10

• Garantir Alta SOBREPOSIÇÃO de Imagens entre Passadas de Levantamento (Overlap):

  A sobreposição entre imagens adjacentes (tanto ao longo da trajetória de voo quanto entre trajetórias paralelas) é um requisito fundamental da fotogrametria. Uma sobreposição de 60% a 80% é geralmente recomendada.10 Esta redundância visual permite que o software de fotogrametria identifique e corresponda um número suficiente de pontos de ligação (tie points) comuns entre as imagens, o que é necessário para calcular as orientações relativas das câmeras e a geometria 3D da cena.

• Manter o Alvo no CENTRO da Visão da Câmera o Máximo Possível:

  Embora a correção de distorção da lente seja aplicada, as áreas centrais da imagem geralmente possuem a maior nitidez e a menor distorção residual. Manter o objeto de interesse primário no centro do campo de visão da câmera ajuda a garantir que ele seja imageado com a maior resolução e qualidade possíveis. Isso também pode ajudar a simplificar o processamento, pois o objeto principal estará consistentemente bem representado.

A técnica de levantamento é um fator determinante na qualidade final do modelo 3D, talvez até mais do que pequenas variações nas configurações da câmera ou na qualidade intrínseca do sensor. O princípio da triangulação, que é a base da fotogrametria e da visão estéreo 6, exige que cada ponto na superfície do objeto 3D seja visto de, no mínimo, duas posições diferentes da câmera, mas preferencialmente de várias posições. Ao inspecionar o alvo de "TODAS as direções e múltiplas elevações" 6, garante-se não apenas que todas as partes do objeto sejam imageadas (minimizando oclusões), mas também que os raios de projeção para cada ponto 3D se cruzem em ângulos favoráveis (nem muito agudos, nem muito obtusos). Isso melhora significativamente a precisão da determinação da posição 3D desses pontos. A "Sobreposição de Imagens" 6 é o que permite ao software de fotogrametria "costurar" as imagens, encontrando milhares de pontos correspondentes que servem como âncoras para a reconstrução. Manter o "alvo no centro da visão da câmera" 6 é uma boa prática porque as lentes tendem a ter sua melhor performance óptica no centro, com distorções e aberrações aumentando em direção às bordas, mesmo após as correções de calibração. Além disso, garante que o objeto de interesse receba a maior proporção de pixels do sensor, maximizando o detalhe capturado.

4.3. Pós-processamento Fotogramétrico: Softwares e Requisitos

Após a conclusão da fase de aquisição de dados, as imagens estáticas processadas e calibradas capturadas pelo sistema Voyis Discovery estão prontas para serem importadas em softwares de fotogrametria para a etapa de pós-processamento, que resultará no modelo 3D final.6

• Compatibilidade de Software:

  As imagens geradas pelo Discovery são diretamente utilizáveis em uma variedade de pacotes de software de fotogrametria comercial e de código aberto. A Voyis validou especificamente o uso de seus dados com os seguintes softwares líderes de mercado 6:

  • 3DFlow Zephyr

  • Agisoft Metashape É provável que outros softwares que implementam o pipeline padrão de Structure from Motion (SfM) também sejam compatíveis.

• Requisitos de Sistema para Pós-processamento:

  O processo de fotogrametria, especialmente as etapas de alinhamento de imagens, geração de nuvem de pontos densa, construção de malha e texturização, é computacionalmente intensivo. Para um desempenho eficiente e para lidar com grandes conjuntos de dados, é altamente recomendável o uso de um computador com as seguintes características 6:

  • GPU Dedicada: Uma Unidade de Processamento Gráfico (GPU) moderna e potente (geralmente da NVIDIA, devido ao amplo suporte CUDA na maioria dos softwares de fotogrametria) é crucial. Muitos dos algoritmos de correspondência de características e de reconstrução densa são massivamente paralelizáveis e se beneficiam enormemente da aceleração por GPU.

  • Memória RAM Suficiente: Grandes projetos fotogramétricos podem consumir uma quantidade significativa de memória RAM. Recomenda-se um mínimo de 16 GB, mas 32 GB, 64 GB ou mais são preferíveis para projetos maiores ou de maior resolução.

  • CPU Rápida: Embora a GPU seja crítica para muitas etapas, uma CPU com bom desempenho single-core e multi-core também é importante para outras partes do fluxo de trabalho.

  • Armazenamento Rápido: O uso de SSDs (Solid State Drives), especialmente NVMe SSDs, para o sistema operacional, o software de fotogrametria e os dados do projeto pode acelerar significativamente os tempos de carregamento e salvamento.

• Treinamento Adicional e Recursos:

  A Voyis reconhece que o domínio do software de fotogrametria é uma habilidade complementar importante para seus usuários. Por isso, eles oferecem apresentações de treinamento suplementares que cobrem uma visão geral da fotogrametria e guias mais específicos sobre o uso de softwares como o 3DFlow Zephyr e o Agisoft Metashape.6

A validação do sistema Discovery com softwares de fotogrametria comerciais que são padrão na indústria, como o Metashape e o Zephyr 6, é uma consideração importante. Isso não apenas aumenta a confiança do usuário na compatibilidade e na qualidade dos dados produzidos, mas também facilita a integração do sistema Discovery em fluxos de trabalho de inspeção e modelagem 3D que as empresas ou instituições já possam ter estabelecidos. Os usuários podem, assim, aproveitar ferramentas com as quais já estão familiarizados ou que são amplamente suportadas pela comunidade de fotogrametria e geotecnologias. A menção explícita da necessidade de um "Computador com GPU dedicada" 6 é um aviso prático e realista. O processamento fotogramétrico pode ser demorado, e a ausência de uma GPU adequada pode tornar o processamento de grandes conjuntos de dados impraticável em termos de tempo. A aceleração por GPU pode reduzir os tempos de processamento de dias para horas, ou de horas para minutos, dependendo da complexidade do projeto e do hardware.

Módulo 5: Manutenção Preventiva, Cuidados Essenciais e Melhores Práticas Operacionais

A longevidade e o desempenho consistente do sistema Voyis Discovery em ambientes subaquáticos desafiadores dependem de uma rotina de manutenção preventiva, cuidados adequados com seus componentes e a adesão a melhores práticas operacionais. Este módulo detalha os procedimentos recomendados.

5.1. Preservação da Integridade do Equipamento: Invólucros, Óptica e Conectores

A integridade física do sistema é primordial, especialmente considerando a pressão e a natureza corrosiva do ambiente marinho.

• Invólucros Selados e Componentes Calibrados:

  É de extrema importância NÃO ABRIR o invólucro da câmera ou dos LEDs, nem remover quaisquer parafusos de vedação.6 Os invólucros são selados na fábrica e mantidos sob uma pressão interna a vácuo parcial (aproximadamente 8-12 PSI 6). Este vácuo serve não apenas para garantir a estanqueidade, mas também como um meio de detectar possíveis vazamentos antes que causem danos significativos. Qualquer tentativa de abrir o invólucro por pessoal não autorizado ANULARÁ A GARANTIA do produto e, crucialmente, COMPROMETERÁ A CALIBRAÇÃO DE FÁBRICA.6 Uma recalibração completa nas instalações da Voyis seria então necessária, implicando custos e tempo de inatividade do equipamento.

• Visores Ópticos (Câmera e LED):

  Os visores ópticos (domos da câmera e janelas dos LEDs) são componentes críticos que devem ser manuseados com cuidado especial para evitar arranhões ou danos.6 Antes de cada uso, recomenda-se limpar os visores utilizando apenas água fresca e um pano macio, limpo e sem fiapos. NUNCA se deve utilizar materiais abrasivos, solventes ou limpadores químicos nos visores, pois podem danificar permanentemente as superfícies ópticas ou seus revestimentos. Caso os domos ópticos necessitem de substituição, esta só pode ser realizada nas instalações da Voyis para garantir a manutenção da vedação e da calibração.6

• Conectores:

  Os conectores subaquáticos são pontos vitais de interface e requerem atenção regular para garantir conexões elétricas e de dados confiáveis.

  • Inspeção Geral: Antes de cada acoplamento, inspecione visualmente os pinos e soquetes dos conectores. Certifique-se de que os pinos estejam retos, limpos e secos, e que não haja sinais de corrosão ou danos físicos.6

  • Discovery (Conector Principal do Veículo - Subconn): O sistema Discovery (versão Mono, e possivelmente o cabo principal do Stereo dependendo da configuração) utiliza um conector Subconn de 9 pinos, que é um tipo de conector "wet-mate" (projetado para ser acoplado molhado, embora a lubrificação seja feita em seco). É mandatório lubrificar os soquetes do conector com graxa Molykote 44 Medium antes de cada conexão.6

  • LEDs Mini Nova (Conectores Blue Trail Cobalt) e Discovery Stereo (Conectores CRE):

    • Os conectores para os LEDs Mini Nova (Blue Trail Cobalt de 4 pinos) e os conectores principais e de LED do Discovery Stereo (CRE P-size de 16 pinos para o veículo e W-size de 4 pinos para os LEDs) são do tipo "dry-mate" (devem ser acoplados secos) e dependem de O-rings para a vedação.6

    • Cuidados Dry-Mate: É crucial não submergir as extremidades dos cabos ou a câmera/scanner em água sem os cabos devidamente instalados e vedados. Se um conector dry-mate ou seus pinos/soquetes ficarem molhados, devem ser completamente secos com ar comprimido limpo e seco antes de qualquer tentativa de acoplamento.6

    • Acoplamento CRE: Ao acoplar conectores CRE, alinhe cuidadosamente a chaveta de orientação entre o cabo e o conector no bulkhead. O acoplamento deve ser suave e não exigir força excessiva. A rosca de travamento deve ser apertada manualmente até o fim. Os O-rings nos conectores CRE devem ser inspecionados quanto a danos e lubrificados com uma graxa de silicone apropriada, como a Dow Corning Molykote 111.6

Os procedimentos de cuidado com os conectores, especialmente a distinção clara entre os requisitos para conectores wet-mate e dry-mate e o uso dos lubrificantes corretos, são de importância crítica. Negligenciar esses cuidados pode levar a uma série de problemas, incluindo falhas de comunicação de dados, curtos-circuitos elétricos devido à entrada de água e danos por corrosão aos pinos e soquetes. Tais falhas não apenas comprometem a missão em andamento, mas também podem levar a reparos caros e à redução da vida útil do sistema. A atenção a esses detalhes de manutenção é, portanto, um investimento na longevidade e na confiabilidade operacional do equipamento.

5.2. Protocolos Operacionais: Verificações Pré-Mergulho e Cuidados Pós-Uso

A implementação de protocolos operacionais padronizados antes e após cada utilização do sistema Discovery é uma prática fundamental para garantir a segurança, a confiabilidade e a obtenção de dados de alta qualidade.

Antes do Uso / Verificações Pré-Mergulho:

Antes de cada mergulho ou operação de levantamento, é altamente recomendável realizar uma série de verificações rápidas para confirmar a operacionalidade do sistema.6

• Passos Essenciais do Teste Pré-Mergulho 6:

  1. Alimentação e Conexão: Ligue o sistema Discovery fornecendo a alimentação de 24VDC. Conecte o computador de controle ao sistema via rede Ethernet. Abra o software Discovery GUI e estabeleça a conexão com a câmera.

  2. Teste Funcional da Câmera e Luzes: Realize um teste capturando vídeo de um alvo no ar (ou em um tanque de teste com água limpa, se disponível) utilizando as configurações planejadas para a missão.

     • Verifique a qualidade do stream de vídeo na GUI, assegurando que o visor da câmera esteja limpo e que o alvo esteja visível e focado.

     • Verifique a funcionalidade dos LEDs Mini Nova, ligando-os através da GUI (lembre-se de remover as tampas dos LEDs se o teste for realizado no ar por mais de um minuto para evitar superaquecimento 6).

  3. Verificação do Status do Sistema: Acesse a tela "System Status" na GUI e verifique os parâmetros críticos:

     • Pressão do Invólucro: Confirme se a pressão interna do invólucro da câmera está dentro da faixa esperada (tipicamente 8-12 PSI, indicando um vácuo parcial). Uma leitura de pressão significativamente mais baixa ou próxima da pressão atmosférica pode indicar um vazamento e deve ser investigada antes do mergulho.

     • Uso da Rede (Mbps): Observe o consumo de largura de banda da rede enquanto o vídeo está sendo capturado, especialmente se operar em um link com capacidade limitada.

     • Fonte de Tempo: Verifique se a fonte de tempo (e.g., PPS, NTP) está conectada e sincronizada corretamente, caso seja aplicável à missão.

Após o Uso:

Cuidados adequados após cada utilização são essenciais para preservar o equipamento, especialmente após a exposição à água salgada ou ambientes contaminados.6

• Enxágue e Secagem: Lave completamente o produto com água doce fresca para remover sal, sedimentos e outros contaminantes. Seque o equipamento cuidadosamente antes de armazená-lo.

• Inspeção: Inspecione todos os componentes (câmera, LEDs, cabos, conectores) em busca de sinais de desgaste, danos ou corrosão.

• Conexões do Bulkhead: Inspecione as conexões do bulkhead na câmera. Se algum sinal de corrosão for observado nos pinos ou soquetes, limpe-os cuidadosamente com álcool isopropílico e uma escova macia.

Cuidados Gerais:

• Serviço e Recalibração: Em condições normais de uso e com os devidos cuidados, o produto não requer serviço regular pelo usuário. A recalibração não é necessária, a menos que o invólucro seja comprometido ou o sistema sofra um impacto significativo.6

• Válvulas de Alívio de Pressão: Os invólucros possuem válvulas de alívio de pressão. Estas válvulas não devem ser removidas ou adulteradas, a menos que um vazamento seja detectado e seja necessário equalizar a pressão sob orientação do suporte técnico.6

A realização consistente de testes pré-mergulho, com destaque para a verificação da pressão do invólucro, é uma medida de mitigação de risco de importância crítica. O ambiente subaquático é implacável com equipamentos eletrônicos, e uma pequena falha de vedação pode rapidamente levar à inundação e à destruição completa do sistema, resultando em perdas financeiras significativas e interrupção da missão. Detectar um problema potencial, como uma baixa pressão no invólucro, ainda na superfície 6 é infinitamente mais fácil, seguro e barato de resolver do que lidar com uma falha durante uma operação subaquática complexa e muitas vezes remota. Da mesma forma, confirmar a funcionalidade da câmera e das luzes antes do mergulho 6 garante que o sistema esteja plenamente operacional antes de se comprometerem recursos valiosos (tempo de navio, equipe, etc.) para a mobilização. O procedimento de enxágue com água doce após o uso 6 é igualmente vital, especialmente em ambientes marinhos, para remover depósitos de sal e outros resíduos que, se não tratados, podem levar à corrosão acelerada de componentes metálicos e à degradação de vedações e materiais ao longo do tempo.

5.3. Diagnóstico e Solução de Problemas Comuns

Mesmo com manutenção cuidadosa, problemas operacionais podem surgir. Ter um guia de diagnóstico e solução de problemas (troubleshooting) pode ajudar os operadores a resolver questões comuns de forma eficiente, minimizando o tempo de inatividade. A tabela a seguir apresenta alguns sintomas comuns, suas possíveis causas e sugestões de depuração, com base nas informações dos manuais.6

Sintoma	Possível Causa	Depuração/Solução
A câmera não é reconhecida automaticamente ao iniciar a GUI.	1. Rede bloqueada por firewall no computador de controle. <br> 2. O computador não está na mesma sub-rede IP da câmera.	1. Verifique as configurações do firewall (e.g., Windows Defender) e permita que a aplicação Discovery GUI acesse redes privadas. 6 <br> 2. Modifique o endereço IP do computador para corresponder à sub-rede da câmera (e.g., 192.168.50.xxx). 6
Não é possível conectar ao produto.	1. Endereço IP/sub-rede incorreto. <br> 2. Fiação incorreta no cabo de conexão. <br> 3. Problema com conectores subaquáticos.	1. Verifique o endereço IP e a configuração da sub-rede. Tente pingar o endereço IP da câmera. 6 <br> 2. Verifique a conexão de rede, a fiação do cabo e a integridade dos conectores. <br> 3. Reinicie o software e/ou a câmera. <br> 4. Simplifique a conexão (e.g., conecte diretamente à câmera, desligue o Wi-Fi). 6
Qualidade de imagem ruim ou muito escura em condições de turbidez.	1. Posicionamento inadequado das luzes, causando backscatter excessivo. <br> 2. Alvo muito distante para as condições de visibilidade.	1. Aumente a separação entre as luzes e a câmera. Incline as luzes para fora. 6 <br> 2. Tente se aproximar mais do alvo de inspeção. 6
Não é possível diminuir a intensidade (dimming) das luzes Mini Nova.	As luzes Mini Nova não possuem funcionalidade de dimmer (escurecimento). Seus modos são Strobe, Continuous e Off.	A intensidade da iluminação percebida pela câmera é controlada ajustando o Tempo de Exposição (Exposure) da câmera. Uma exposição mais curta coletará menos luz. 6
Imagens com desfoque de movimento (motion blur).	1. Tempo de exposição da câmera muito longo para a velocidade de movimento do ROV. <br> 2. Movimento excessivo ou instável do ROV.	1. Reduza o tempo de exposição da câmera. Utilize o modo LED Strobe para permitir exposições mais curtas. 6 <br> 2. Se possível, opere o ROV de forma mais lenta e estável durante a aquisição de dados para modelagem 3D.
Baixa densidade de pontos ou falhas na reconstrução 3D de certas áreas.	1. Superfície do alvo com baixa textura ou altamente reflexiva. <br> 2. Iluminação inadequada, causando superexposição ou subexposição. <br> 3. Sobreposição insuficiente de imagens.	1. Considere se a natureza do alvo é adequada para fotogrametria. 6 <br> 2. Ajuste as configurações de Exposição Automática e Ganho Automático, ou ajuste manualmente a exposição. Garanta que o recurso HDR esteja otimizando os gradientes de textura. 6 <br> 3. Revise a técnica de levantamento para garantir maior sobreposição de imagens. 6

Um guia de troubleshooting rápido como este é uma ferramenta prática de valor inestimável para operadores em campo. Ele permite que problemas comuns sejam identificados e, muitas vezes, resolvidos de forma eficiente, minimizando o tempo de inatividade do sistema e o impacto na missão. A capacidade de diagnosticar e corrigir problemas básicos autonomamente, antes de precisar escalar para o suporte técnico, é particularmente crucial em operações offshore ou em locais remotos onde a comunicação pode ser limitada e o acesso a especialistas pode ser demorado.

Módulo 6: Tópicos Avançados de Integração de Sistemas

Além das funcionalidades centrais de imageamento e controle, o sistema Voyis Discovery incorpora capacidades avançadas que facilitam sua integração em sistemas mais complexos e habilitam aplicações sofisticadas, como a fusão de dados de múltiplos sensores e a robótica autônoma.

6.1. Sincronização de Tempo PPS (Pulse Per Second): Mecanismos, Precisão e Relevância

A sincronização de tempo precisa entre diferentes componentes de um sistema de coleta de dados é fundamental, especialmente em plataformas móveis como ROVs e AUVs, que frequentemente empregam uma suíte de sensores (e.g., câmeras, sistemas de navegação inercial - INS, sonares, DVLs). O sistema Discovery suporta a sincronização de tempo via PPS (Pulse Per Second) para garantir que todos os dados coletados sejam marcados temporalmente com alta precisão em relação a um relógio de referência comum.6

• O que é PPS e por que é Crucial?

  PPS é um sinal elétrico que consiste em um pulso por segundo, com uma borda de sinal (geralmente a borda de subida) marcando com precisão o início de cada segundo. A sincronização PPS é crucial para alinhar temporalmente os dados da câmera Discovery com os dados de outros sensores, como um INS. Esta sincronização precisa é vital para aplicações como:

  • Georreferenciamento Direto: Atribuir coordenadas geográficas precisas a cada imagem ou ponto 3D coletado, correlacionando o timestamp da câmera com os dados de posição e orientação do INS no mesmo instante.

  • Fusão de Sensores: Combinar dados de diferentes sensores para obter uma percepção mais rica e robusta do ambiente.

  • Fotogrametria com Auxílio de Navegação: Usar dados de navegação precisos para restringir e melhorar a precisão do ajuste de feixes no processo fotogramétrico.

• Mecanismo de Sincronização PPS:

  O processo de sincronização PPS no sistema Discovery (e em sistemas similares) geralmente envolve dois componentes 6:

  1. Pulsos de Hardware PPS: O sistema de navegação do veículo (ou um receptor GPS a bordo da embarcação de apoio, com o sinal roteado para o ROV) gera os pulsos PPS. O Discovery espera um sinal pulsado de 5V TTL ou CMOS, com um pulso por segundo, referenciado ao terra do sinal, e é acionado pela borda de subida do pulso.6 Este sinal é fornecido através de uma linha de hardware dedicada.

  2. Time Tags Seriais (NMEA ZDA): Simultaneamente à geração dos pulsos PPS, o mesmo sistema de tempo (e.g., receptor GPS) envia uma mensagem serial contendo o timestamp UTC (Tempo Universal Coordenado) que corresponde ao tempo do último pulso PPS. O formato comum para esta mensagem é a string NMEA ZDA (e.g., `$GPZDA,172809.456,12,07,1996,00