无人机与人工智能可指引人员找到海洋垃圾
美国国家海洋和大气管理局（NOAA）沿海海洋科学国家中心（NCCOS）、俄勒冈州立大学及其合作伙伴正在开发一套基于无人机的机器学习系统，用于沿海岸探测和识别海洋垃圾。
2021年12月，研究人员在得克萨斯州科珀斯克里斯蒂附近的海滩上测试了该系统的设备，并完善探测方法。该研究项目于2020年6月启动，将持续到2022年5月底。
海洋垃圾是一个全球性问题，威胁着环境、航运安全、沿海经济，还可能危害人类健康。快速、准确地探测和识别垃圾，是采取清理和应对措施、防止这些影响的关键。无人机系统能够提供这种能力。
从人造物体反射的偏振光（即波动在单一平面内振动的辐射）通常不同于植被、土壤和岩石等自然物体反射的光。在无人机上安装偏振相机，可以提高从空中探测垃圾的能力。研究人员在地面以及美国海岸警卫队的直升机上测试了这种相机。
直升机飞行使团队能够模拟无人机将飞行的高度，并模拟无人机使用偏振相机时的效果。随后，团队训练了一个机器学习计算机程序，用于在采集的图像中查找并分类垃圾。
系统全面投入使用后，基于无人机的机器学习系统收集的数据将用于绘制地图，显示沿海岸海洋垃圾的集中位置，从而指导快速响应和清除工作。
研究人员将为NOAA海洋垃圾项目的工作人员提供新系统的使用培训，并提供标准操作程序指南。该项目是NCCOS、NOAA海洋垃圾项目、俄勒冈州立大学、ORBTL.AI和Genwest Systems合作的成果。
至于探测海面漂浮碎片，值得一提的是，巴塞罗那大学的研究人员去年开发了一套基于人工智能的系统，使无人机也能完成这项工作。
每天都有数百万吨塑料被冲入海洋，科学家没有时间追踪其位置，但他们可以获得一种新的实用工具。巴塞罗那大学的研究人员于2021年2月开发了一种算法，可以利用航拍图像探测并量化海洋垃圾，他们希望它能与无人机配合，实现海洋的自主扫描和损害评估。
总结全球塑料污染问题并非易事，因为每天都有越来越多的塑料进入海洋，并碎裂成难以追踪的小块。巴塞罗那大学团队专注于漂浮在海面上的这些碎片，希望改进现有的追踪其分布的方法，而现有方法包括研究飞机和船只造成的损害。
一个有趣的例子是“清洁海洋”项目所做的工作。在该项目中，研究船前往太平洋垃圾带，并乘坐配备传感器和成像系统的飞机飞越该区域。他们展示了一种利用红外辐射将海中漂浮的塑料碎片与其他海洋垃圾区分开来的方法。
巴塞罗那大学团队则转而采用深度学习方法，分析了加泰罗尼亚海岸附近地中海上的3800多张航拍图像。通过用这些照片训练算法，并利用神经网络随时间提高其精度，团队获得了一种人工智能工具，能够可靠地探测和量化漂浮在海面上的塑料。
“我们利用无人机和飞机在海洋垃圾监测行动中采集的大量海面图像，以及用已知漂浮物进行的实验研究，开发并测试了一种新算法，该算法在远程探测漂浮的海洋大型垃圾方面达到了80%的准确率”
该工具既可以单独分析图像，也可以将图像按不同区域分组，统计每个区域的垃圾数量以估算密度。该系统是一个面向行业专业人士开放访问的网络应用，但团队计划开发一个能与无人机配合的版本，以实现全流程自动化。
“自动航拍方法与分析算法相结合，是监测和研究此类污染物更为高效的方案”
