2026年7月，南海琼东南盆地天然气水合物试采区，水深1500米。

西安电子科技大学电子工程学院影像处理实验室吕宁老师团队自主研发的“多相机双景拼接系统”，随“深海勇士”号载人潜水器完成两次下潜作业，设备运行稳定，成功获取该区域首套全覆盖的海底测绘调查影像数据，这意味着科学家第一次拥有了这片海底的完整视觉拼图。

从2022年项目预研立项，到如今在“深海勇士”号上完成工程验证，这支以电子信息见长的高校团队，在国产深海视觉装备领域闯出了一条自己的路。

“蹭”来的下潜机会

“我们这次是插空进去的，相当于‘蹭’了一次宝贵的下潜机会。”吕宁这样形容这次海试机会的来之不易。

与中国科学院深海所等深耕海洋领域数十年的“国家队”相比，西电团队在深海装备研发领域算是一支“新军”。转机出现在一次学术交流中——深海探测的视觉设备存在明显痛点：随着国家深海战略推进，科考、搜寻、目标重建等任务对信息装备的要求越来越高，进口设备定制困难，国产装备在信息化、智能化方面亟待提升。

“当时觉得或许我们可以试试，之前就做影像这个领域，也有嵌入式工程的经验。”吕宁说。

传统深海摄影测量长期卡在一个尴尬局面上：单相机视野狭窄，科学家若想获取完整海底图像，潜水器需反复巡航、大量补拍，既耗时又费力，数据还极易产生冗余或拼接缝隙。吕宁团队提出的方案是“多相机双景拼接系统”——三台自研6000万像素高清相机装于特制支架上，一次扫过即可覆盖三倍于单相机的视野。“潜航员作业时不用把时间都花在摄影测量上，还能同时完成其他任务。”吕宁说。

深海“拼图”的三道关

要让相机在深海里完成实时“拼图”，远比陆地上复杂得多。

第一道关是耐压。设备研制过程中，项目耐压指标从4500米提升至6000米。透明球罩既要保证极高透光率，又要承受数百个大气压——光学性能最佳的石英玻璃在加压测试中接连碎裂，蓝宝石玻璃造价昂贵且光学性能略逊。团队花了近三个月才找到兼顾两者的合适材料。

第二道关是数据传输。三台高清相机同时工作，原始图片数据量惊人。团队的选择是在潜器外独立解决——设计一个耐压罐体，内置自主研发的嵌入式处理板，在潜器外完成多路图像的实时拼接与初步校正，只将处理后的“宽幅全景图”传回舱内。这套方案绕开了带宽瓶颈，也改变了过去“先采集、后处理”的离线模式，科学家在作业现场就能判断是否需要补拍。

第三道关是拼接精度。陆地上做图像拼接，通常依赖GPS和惯性导航提供的位姿信息完成几何校正。深海则完全不同——潜水器在海底一旦启动或转向，姿态就会发生微小变化，而潜器传感器传回的位姿数据存在更新延迟和精度不足的问题。“实际水下测试之后才发现，潜器的传感器数据与预期有偏差，我们只能从图像内容本身重新估计姿态和轨迹。”吕宁说。这意味着团队必须在算法层面增加基于图像特征点的实时校正环节——这是纯实验室环境难以预见的挑战，也是系统从“能用”到“好用”的关键一步。

从硬件耐压到数据传输、从算法校正到现场工程，这套“深海广角眼”就这样从实验室走向了1500米的海底。

海上没有“下次再来”

海试期间，吕宁带的4位研究生承担了设备组装联调、功能性测试、防水密封、绝缘检测、图像拼接及算法优化等工作。2023级博士研究生韩振负责算法优化：“拼接算法如果出现局部伪影或偏差，就要尽快对算法及标定参数进行修正，确保后续使用时有更好的结果。”

海上科考最残酷的地方在于没有“下次再来”的选项。

设备第一次下水前夜，潜器回收较晚，工作人员检查充电完毕已到凌晨，设备未能提前安装测试。清晨6点多，吕宁和2025级硕士研究生诸雍烨提前来到潜器旁做下潜准备，却发现一个相机连接不上。时间紧迫，但所有人沉着有序地排查——最终发现是防水壳上的电源插头导线断裂，团队立刻换上备用件，所有细活一次性成功，设备按时下水。

“遇到问题不慌乱，才是一线工程师应该具备的能力和素养。”诸雍烨回忆道。

这次小“意外”让团队对深海作业的严谨性有了刻骨铭心的体会。在深海探测中，每一次下潜都是宝贵的机会，下潜前的检查必须十分细致，所有上潜器的装备都必须有备份——电路、接头、密封圈，一样都不能少。“很多我们以前觉得啰嗦的规矩，在海上都是必须的。哪一个环节你做不到位，都有可能出现问题。”吕宁说，“这就是细节决定成败。”

在科考船上，他们听到最多的一句话是“只有岗位，没有单位”——所有人不分职务高低、不分来自哪个单位，只有岗位的不同，但都要承担辅助作业任务：搬运物资、布放信标、整理缆绳。同学们也参与其中，在真实的科考场景中切身感受了深海探索的艰辛与协作。

一堂没有讲台的课

这次海试不仅是一次技术验证，更是一堂生动的实践育人课。

对于2025级硕士研究生诸雍烨而言，第一次下潜的经历终生难忘。随着潜水器缓缓下沉，海水的颜色逐渐变化，到大约150米深度时可见光完全消失——“这是书本知识的真实呈现”。到达海底后，冷泉群落出现在眼前，偶有小生物游过，让他感到既神奇又震撼。“当穿上工作服，看到国旗贴在胸前，背上写着‘中国载人深潜’的时候，我的感受非常强烈。能有机会参与服务国之重器的工作，是我的幸运，也让我更加坚定了自己的科研方向。”

2023级硕士研究生黄兴贺在结束科考后对吕宁谈了自己的感受：“这次科考让我深刻理解了什么是‘工程约束’。在实验室做实验条件可控，但真实场景环境复杂，会遇到很多预想不到的问题，对心态和基本功都是考验。”诸雍烨也表示，后续做科研不会只盯着论文指标，会更加考虑实际应用的可行性，树立“面向实际需求做研究”的科研方向。

向海图强

经本次深海实地验证，这套多相机双景拼接系统有效破解了传统深海测绘装备视角受限、图像拼接误差大、三维重构精度不足等行业技术痛点，可为深海天然气水合物资源勘探、海底地貌精细勘测、冷泉生态系统长期监测等重大深海科考任务提供高效技术支撑。

该技术突破意味着“深海通用测绘平台”重点项目取得关键性阶段性突破。从一张白纸到成功应用于国家重大深海科考任务，从实验室算法到经受住1500米深海高压与复杂海况的考验，吕宁团队用自主研发的“深海之眼”，在惊涛骇浪中书写了西电人向海图强的生动篇章。