MarineSitu revolutioniert die Unterwasserüberwachung mit Ultralytics YOLO

Die Überwachung von Unterwasserumgebungen und Meeresenergiesystemen ist nicht einfach, aber unerlässlich, um zu verstehen, wie diese Infrastruktur mit dem umgebenden Ökosystem interagiert, und um sicherzustellen, dass sie sicher funktioniert, ohne die Tierwelt zu schädigen. Bislang mussten Forscher stundenlanges Unterwasserfilmmaterial manuell durchsehen, was durch trübe Bedingungen, starke Strömungen und ungleichmäßige Sichtverhältnisse noch erschwert wurde.

MarineSitu unterstützt Forscher und Organisationen dabei, Unterwasserumgebungen mithilfe von hochauflösenden Kameras, Computer Vision, Bildgebungssonaren, Umweltsensoren und Modellen für maschinelles Lernen zu überwachen und zu verstehen. Mithilfe von Ultralytics YOLO können ihre Systeme beispielsweise track identifizieren und track , während diese sich um Gezeitenturbinen und andere Meeresenergieinfrastrukturen bewegen.

Intelligentere Meeresüberwachung durch KI-Innovation

MarineSitu wurde 2016 gegründet und entstand aus Forschungen am Pacific Marine Energy Center (PMEC) und am Applied Physics Lab (APL) der University of Washington. Heute arbeiten sie mit Organisationen wie dem US-Energieministerium und der US-Behörde für Ozeanographie und Atmosphärenforschung zusammen.

Über Plattformen wie SaltySuite™ integriert MarineSitu seine speziell entwickelten Hardwaresysteme, darunter Kameras, Sonare und Hydrophone, mit KI-gestützten Erkennungsmodellen, um komplexe Unterwasserumgebungen zu überwachen und zu analysieren. Insbesondere durch die Anwendung von Computer-Vision-Aufgaben wie Objekterkennung (Lokalisierung und Identifizierung einzelner Tiere oder Objekte innerhalb eines Bildes), Bildklassifizierung (Zuweisung einer Beschriftung zu einem gesamten Bild basierend auf dessen Inhalt) und Objektverfolgung (Verfolgung erkannter Objekte über aufeinanderfolgende Bilder hinweg, um deren Bewegung zu analysieren) liefert MarineSitu Echtzeit-Einblicke, die die Meeresenergie-, Fischerei- und Umweltforschung unterstützen.

Warum die Überwachung unter Wasser schwieriger ist, als es scheint

Die Überwachung der Meeresumwelt ist weitaus schwieriger als die Beobachtung der Bedingungen an Land. Die Sichtverhältnisse können ohne Vorwarnung verschlechtern, starke Strömungen können Geräte verschieben und Meeresbewuchs kann Kameras und Sensoren schnell verdecken. Die Bedingungen können sich von Stunde zu Stunde ändern, was eine konsistente Datenerfassung erschwert.

Für Forscher und Energiebetreiber entsteht dadurch ein großer Engpass. Projekte können Hunderte von Terabyte an Video-, Sonar- und Akustikdaten generieren, was eine manuelle Überprüfung langsam und unpraktisch macht.

Abgelegene Standorte auf See stehen vor zusätzlichen Herausforderungen, wie beispielsweise begrenzter Bandbreite, was das Senden großer Videodateien in die Cloud erschwert. Dies erhöht die Betriebskosten und wirft Fragen zur Datensicherheit auf.

Um diese Herausforderungen zu lösen, nutzt MarineSitu einen Edge-AI-Ansatz, bei dem Daten direkt auf Unterwasser-Hardware verarbeitet werden, anstatt auf Cloud-Übertragungen angewiesen zu sein. Dies ermöglicht die Echtzeit-Erkennung von Wildtieren und Umweltereignissen, reduziert die Menge an Daten, die Forscher überprüfen müssen, und sorgt für eine zuverlässige Überwachung selbst unter Bedingungen mit geringer Bandbreite und unvorhersehbaren Meeresbedingungen.

Echtzeit-Unterwassererkennung mit Ultralytics YOLO

MarineSitu setzt seine Überwachungssysteme rund um anspruchsvolle Unterwasserinfrastrukturen ein, darunter Gezeitenturbinen, Häfen, Forschungseinrichtungen und Langzeit-Umweltbeobachtungsstationen, um zu erfassen, wie Meereslebewesen mit diesen Strukturen interagieren. Das Adaptable Monitoring Package (AMP) umfasst hochauflösende optische Kameras, Bildgebungssonare, Hydrophone, LED-Beleuchtung und Antifouling-Systeme, die Objektive und Sensoren über Monate hinweg frei halten.

Um den kontinuierlichen Strom multimodaler Daten zu interpretieren, verwendet MarineSitu speziell trainierteYOLO , um Videomaterial in Echtzeit zu analysieren. Diese Modelle detect track , während sie sich durch Bereiche wie den Einflussbereich einer Turbine bewegen, markieren automatisch wichtige Ereignisse und ordnen sie den zugehörigen Sonar- und Akustikaufzeichnungen zu. 

Wenn beispielsweise eine Qualle in die Nähe der Turbine driftet, wird die Instanzsegmentierung durch Ultralytics YOLO wie Ultralytics YOLOv8 und Ultralytics YOLO11 können die vollständigen Umrisse im Bild erfassen. Dadurch wird sichergestellt, dass Interaktionen mit Wildtieren mit allen kontextbezogenen Details erfasst werden und nicht in stundenlangen Aufnahmen ohne besondere Ereignisse untergehen.

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Warum dieYOLO Ultralytics ?

YOLO Ultralytics bieten MarineSitu die Geschwindigkeit und Genauigkeit, die für die Echtzeit-Erkennung in komplexen Unterwasserumgebungen erforderlich sind. Modelle wie YOLOv8 YOLO11 effizient auf ihren Edge-Systemen und können in Formate wie TensorRTexportiert werden. 

MarineSitu und Ultralytics YOLO erreichen eine Verfügbarkeit von 96 %.

Der Einsatz von Ultralytics YOLO durch MarineSitu hat eine zuverlässige Echtzeit-Überwachung der Tierwelt während langfristiger Einsätze unter schwierigen Meeresbedingungen ermöglicht.

Bei einem 141-tägigen Einsatz im pazifischen Nordwesten hielt das MarineSitu Adaptable Monitoring Package (AMP) trotz starker Strömungen, schlechter Sichtverhältnisse und ständiger Verschmutzung durch Biofouling eine Betriebszeit von über 96 % aufrecht. Antifouling-Systeme hielten die Kameraanschlüsse, Leuchten und Bildgebungssonare während der gesamten Zeit frei und sorgten so für gleichbleibend hochwertige Daten.

Da YOLO kontinuierlich auf dem System YOLO , konnten die Forscher Robben, Fische und andere Tierarten verfolgen, während diese sich um die Turbine herum bewegten. Die automatische Objekterkennung und Ereignisfilterung reduzierte den manuellen Überprüfungsaufwand drastisch. Laut Forschern des PNNL und des UW-APL dauerte die Überprüfung der YOLO Ereignisse oft nur ein bis zwei Stunden pro Tag, verglichen mit dem zeitaufwändigen Durchsuchen von ungefiltertem Filmmaterial.

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Durch die Kombination von robuster Hardware mit multimodaler Sensorik und Echtzeit-Computervision lieferte MarineSitu einen vollständigen und kontextbezogenen Überblick über die Interaktionen zwischen Wildtieren, was allein durch manuelle Überprüfung nur sehr schwer zu erreichen gewesen wäre. Dieses Maß an Zuverlässigkeit und Effizienz trägt dazu bei, Umweltprüfungen für Gezeitenenergieprojekte zu beschleunigen und den Standard für Meeresüberwachungssysteme anzuheben.

Skalierung von Echtzeit-Meeresdaten

MarineSitu baut seine Echtzeit-Computer-Vision-Fähigkeiten in einer Vielzahl von Unterwasserumgebungen weiter aus. Über Gezeitenturbinen hinaus werden dieYOLO Ultralytics YOLOSysteme zur Überwachung der Tierwelt in Häfen, zur Unterstützung der Korallenriffforschung, zur Beobachtung des Fischverhaltens in der Umgebung wissenschaftlicher Anlagen und zur Erfassung langfristiger Umweltdaten an abgelegenen Meeresstandorten eingesetzt.

Mit YOLO als Kernstück ihrer Erkennungs-Pipeline konzentriert sich MarineSitu darauf, die Artenerkennung zu verbessern, die Edge-basierte KI-Verarbeitung zu stärken und die automatisierte Überwachung an mehr Orten einzuführen, an denen herkömmliche Methoden schwierig oder kostspielig sind. Das Unternehmen möchte die Unterwasserüberwachung effizienter und zugänglicher machen und Forschern gleichzeitig klarere und schnellere Einblicke in die Wechselwirkungen zwischen marinen Ökosystemen und menschlichen Aktivitäten verschaffen.

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