基于透明示踪粒子可视化水流的环绕屏幕游泳池

基于透明示踪粒子可视化水流的环绕屏幕游泳池
摘要
环屏游泳池可以实现各种形式的水下娱乐活动，并
且可以在水下活动中通过增强视觉信息从而提高
游泳训练的效果。

然而，这种增强的游泳池的有一
个巨大的挑战，那就是与用户的互动感，因为现有
的位置跟踪方法对环绕屏幕和水来说没法派上用
场。

在本文中，我们提出了一种使用透明示踪粒子
的水流可视化方法，以增强交互性。

我们利用了透
明塑料的一种叫做双折射的光学性质，当它们在两个圆形偏振片之间时，可以在透明示踪粒子上展现出逼真的色彩。

在复杂的背景下使用相机追踪物体不是一个稳定的方法，但是这种技术可以在简单且颜色较深的背景下实现对示踪粒子的追踪。

对于水下娱乐活动，水流跟踪的效果应当是使用者可以看到的界面，因为透明示踪粒子不会阻止用户观看屏幕上的图像。

为了加强游泳训练，游泳者应当可以观察到在特殊增强的游泳池中游泳前进时产生的冲击引起的水流。

从我们对水流跟踪的稳定性评估结果可以看出，即使对于复杂的背景，我们提出的方法也是有效的。

我们还进行了增强游泳训练的可行性测试。

根据试验，示踪粒子可以可视化出游泳者在水中游泳前进时所产生的冲击所引起的水流。

关键词
游泳; 增强运动; 水流可视化;水下娱乐图1：水下娱乐和增强游泳训练的环绕屏幕游泳池
1．介绍
适当的运动对于维持身体素质非常有用。

游泳是许多人非常享受的健康活动。

一般来说人们都在游泳池里游泳。

但是有时候要坚持这样的锻炼习惯并不是那么容易。

其中一个原因是在相同的地方重复相同的活动往往是沉闷的。

在游泳池中游泳意味着在单调的环境里不断重复单调的运动。

因此，我们在此介绍一个增强的游泳池，其中用户的整个视线被合成的图像包围（图1）。

通过这种设置，用户可以享受更好的游泳体验，就好像他或她在真正的珊瑚礁海上游泳一样。

为了提供水下娱乐，我们需要能够与系统交互的用户界面。

然而，用于此目的的现有设备（例如游戏控制器和基于视觉的传感器）在环境游泳池中很难或不可能使用[25]。

此外，使用红外（IR）的位置跟踪装置由于水的IR吸收而不起作用[6]。

显示复杂图像时，使用可见光的设备在环绕屏幕环境中则不能可靠地工作[30]。

在本文中，我们描述了一种基于偏振的技术，在环绕屏幕游泳池中实现了水流追踪。

这种水流跟踪技术使用户可以进行水下娱乐。

例如，用户能够移动计算机根据水流在屏幕上产生的物体。

用户也
可以通过产生游泳池中的预定水流方向改变系统
设定。

另外，在游泳训练时，游泳者还可以实时查看游泳池中的可视化水流。

水流追踪可以通过使用分散在水中的示踪粒子来实现[19]。

相机跟踪水中颗粒的运动来测量水流。

然而，过去研究中使用的示踪粒子并不能适用于增强的游泳池，因为这些粒子阻止用户观看屏幕上的内容。

因此，我们意图使用透明塑料作为示踪粒子。

当它们在两个偏振片之间时，跟踪颗粒在表面上显示鲜艳的色彩。

因此，颗粒能够进行不干扰水下娱乐的水流追踪。

2．有关工作
环绕屏幕环境被广泛用于娱乐和其他研究工作中的协作。

洞穴自动虚拟环境是基于环绕屏幕投影的虚拟现实环境[7,31]。

曾经有几次使用这个系统来加强产品开发[9,15]和游戏[13]的尝试。

因此，众所周知，环绕屏幕环境可以增强娱乐体验并提高学习效率。

然而，这种环境在水中的能力还没有被开发完善。

在这项研究中，我们将介绍一个水下环绕屏游泳池，并评估其能力。

AquaTop显示器可以通过检测用户在浴缸中的身体运动来实现水下娱乐[17]，但是该系统不能用作游泳训练环境，因为水必须是白色的，以便从水面上的投影仪显示图像。

Morales提出了一个手持增强现实显示系统来支持潜水员[20]。

Ukai等提出了一种使用与用户一起游泳的水下机器人的游泳支持系统，并通过附着的水下显示器显示信息[29]。

这可能对游泳训练很有用。

然而，这些显示器主要用于提供信息，并且显示器的尺寸是有限的。

因此，这仍然难以覆盖用户的整个娱乐感官。

对于流体测量，示踪粒子或簇[12]被广泛使用。

流体可视化方法如粒子图像测速[1]和激光多普勒测速[14]使用激光照亮测量环境，使颗粒可见。

这些方法不适用于环绕屏幕环境，因为照明本身和可见示踪粒子会干扰用户查看屏幕的能力。

因此，我们引入一种方法来提供一个清晰的视图，并使用仅来自屏幕的灯来实现水流可视化。

PhotoelasticTouch使用软胶塑料的光弹效应实现了显示器前面的用户界面[26,24]。

用户用手指抓住一团清晰柔软的塑料，将其放在显示屏的前面。

该系统通过测量塑料的偏振极化特性的变化来检测用户的夹持和位置。

然而，这种测量方法对于追踪粒子是行不通的，因为施加到塑料上的压力不是由水引起的。

游泳运动模拟也有一些研究[16,5]。

来自实际捕获数据的运动模拟可以实现水流估计，但在环绕屏幕环境中精确的运动捕捉相当具有挑战性。

过去曾有些提高游泳运动的效率的尝试。

Tan 等人提出了一种通过使用水流可视化来改善水下机器人鱼的游泳形式的系统[27]。

Nakashima等人使用水下机器人臂研究游泳中作用于肢体的不稳定流体力[23]。

然而，在人类游泳环境中的水流可视化尚未实现。

目前存在几种使用诸如可穿戴传感器[2]和水下运动捕捉系统[4]等传感器来检测游泳动作的方法。

然而，将实时捕获的信息实时显示给游泳者仍然是一个问题，因为设备和水中的计算机之间的无线通信是相当具有挑战性的[21]，复杂背景中的运动捕获并不总是稳定的[30]。

(a)透明示踪粒子分布在涂有右圆形偏光片的屏幕前面的水箱中。

(b)通过左圆形偏光片看透明示踪颗粒透明示踪粒子不会阻止用户观看屏幕上的图像，但对于相机进行跟踪，显然可见。

图2：透明示踪粒子在水中。

当放置在牵引偏振片之间时，颗粒显示鲜艳的色彩。

该图显示当屏幕涂有右旋圆偏振片时的结果。

3．用透明示踪粒子跟踪水流
我们实施水流可视化和跟踪技术，实现水下娱乐和增强游泳训练。

为了可视化环绕屏游泳池中的水流，我们将示踪粒子分散在水中。

追踪颗粒由塑料制成，在水中是透明的。

然而，当通过左旋圆偏振片在右旋圆偏振片前方观察它们时，跟踪颗粒显示鲜艳的色彩。

同时，由于左旋和右旋圆偏振片的组合引起的遮光，背景图像变暗。

这使我们能够向用户提供池中显示的内容的不间断的视图，以及用
户界面的稳定的基于可见光的水流跟踪。

图2（a）示出了涂覆有右旋圆偏光片的显示器前面的水箱中的散射的透明示踪粒子。

图2（b）示出了通过左旋圆偏振片的可视化示踪粒子。

3.1环绕屏幕游泳池
在环绕屏幕游泳池中，游泳者的整个景观被合成图像包围。

这个环境有两个主要特点来增强游泳体验。

游泳池的一个功能是提供水下娱乐。

游泳池中的用户可以欣赏墙壁和/或底部显示的内容。

例如，用户可以在美丽的水下风景中游泳，并可以与水生生物相互作用。

另一特点是增强游泳训练。

环境有助于改善游泳技能，因为游泳池可以向用户显示有用的信息，包括用户的游泳形式或池中的任何感测数据。

我们准备了一个扩充游泳池的原型。

游泳池的大小为3m×2m×1m。

使用厚度为3cm的亚克力面板作为游泳池的墙壁。

每个面板涂覆有后投影片，除了保持未涂覆的一面以观察池内。

我们使用了六台超短投影机（RICOH PJ WX4141）：三款侧板，三台用于底屏。

使用具有六个Thunderbolt显示端口的单个Mac Pro生成投影机的图像。

游泳池内部涂有圆形偏光片。

3.1.1水下娱乐活动
游泳者可以在环绕屏幕游泳池内欣赏周围的风景，仿佛在真正的珊瑚礁海域游泳。

图3显示了显示计算机生成的充满珊瑚礁的场景的游泳池。

123水流跟踪技术使用户界面可以控制系统，并与水下娱乐的虚拟人物进行互动。

例如，用户能够通过水流移动计算机生成的角色（图4）。

用户也可以通过在水中引起预定的水流方向来改变系统的设置。

图3：水下娱乐风景。

游泳池的底部和墙壁显示一个充满珊瑚礁的计算机生成场景。

图4：导致水流与水母的虚拟人物相互作用的使用者。

角色根据水箱中的示踪粒子移动。

图5：用可视化水流增强游泳训练。

游泳者的形式显示在底部，他/她可以用中风产生的水流实时查看自己的游泳形式。

3.1.2增强的游泳训练
分析自己的游泳形式对于改善游泳技能很重要。

然而，游泳者甚至教练不容易正确识别游泳形式。

在游泳池的增加中，游泳者可以观看游泳池底部和/或墙壁上显示的理想游泳形式和/或游泳形式。

水流可视化有助于游泳训练，因为游泳者可以在视觉上看到他/她在游泳池中的中风引起的水流。

通过
比较可视化水流和游泳形式与专业游泳者的游泳
形式，游泳者可以更有效地学习如何游泳。

图5显示了一个用户游泳，他自己的游泳形式显示在游泳池的底部，具有可视化的水流。

3.2透明示踪粒子
我们准备了两种透明颗粒。

一种类型的颗粒由从广泛用于包装食品的托盘中取出的聚苯乙烯片组成。

聚苯乙烯制成的示踪粒子沉入水中，由于聚苯乙烯的比重接近水的比重而被轻微的水流浮起。

其他颗粒是漂浮在水上的聚乙烯膜。

在两片偏光片之间的透明塑料上看到光弹效应[22，10]。

该效果在透明塑料中产生鲜艳的色彩，如图6所示。

光弹性材料在制造时表现出施加应力时双重折射的性质。

我们使用聚苯乙烯托盘的一些部分作为示踪粒子的一种类型来显示这种鲜艳的色彩。

双折射是材料的光学性质。

双折射正式定义为
透明材料如塑料薄膜中的双折射折射[11]。

当材料放置在两个极化片之间时，透明材料表现出鲜艳的色彩。

图7显示了彩色塑料薄膜的设置。

我们制备了厚度为0.03毫米的聚乙烯薄膜，并将其放置在白色背光源上的两个线性偏光片之间。

透明塑料膜上的颜色如图8所示。

图8的左侧示出了放置在具有平行偏振角的两个线性偏振片之间的胶片，并且图8的右侧示出具有正交偏振角的那些。

根据偏振片的偏振角，该胶片显示不同的颜色。

我们使用聚乙烯薄膜作为一种示踪粒子。

3.3线性和圆形偏振的差异
在两张偏光片之间的塑料片上看到鲜艳的色彩。

我们使用圆形偏光片代替池中的线性偏光片。

原因是塑料片上的鲜艳色彩在两个线性偏振片之间以某些角度消失，如图9所示。

然而，总是看到鲜明的颜色，与两个圆形偏光片之间的塑料片的角度无关，如图对于线性偏振片，塑料片在0°和90°处变得清晰。

另一方面，塑料片在两个圆形偏振片之间保持着色。

当跟踪水流时，示踪粒子必须始终从相机可见。

因此，我们使用游泳池中的右旋圆形偏光片和照相机的左旋圆形偏振片来跟踪放置在泳池上方和/或泳池中的示踪粒子。

图6：光弹效应在两片偏光片之间的透明塑料中产生颜色。

图7：显示由双折射引起的鲜艳色彩的设置。

图8：放置在具有平行偏振角和正交偏振角的两个线性偏振片之间的聚乙烯膜。

图9：聚乙烯薄膜上的颜色以一定角度消失，用于线性偏光片。

图10：聚乙烯膜上的颜色总是看起来与圆偏光片的角度无关。

3.4左手和右手坐标系圆形偏振的差别
图11示出了涂覆有右旋圆偏振片的水箱中的示踪粒子，没有偏振片，通过左旋圆偏振片和右旋圆偏振片。

图11（a）所示的情况为用户提供了屏幕的清晰视图。

图11（b）中的情况使得能够稳定跟踪示踪粒子，因为在简单背景上的明亮示踪粒子是跟踪物体的理想选择。

游泳池内部涂有右旋圆形偏光片。

右旋圆偏振光被左旋圆形偏光片屏蔽。

简而言之，如果我们在相机的镜头上安装一个左侧的圆形偏振片，投影图像看起来很暗。

这种配置使得在具有复杂背景的环境中能够稳定地进行水流跟踪。

在图11（c）的情况下，屏幕和示踪粒子都是可见的。

当我们将圆形偏光片从左撇子变为右撇子时，示踪粒子的颜色变成互补色。

使用右旋圆形偏光片时，戴眼罩，用户可以直接在屏幕上同时查看可视化的水流和图像。

当我们将圆形偏光片从左撇子变为右撇子时，示踪粒子的颜色变成互补色。

图11：当屏幕涂覆有右旋圆偏振片时，通过照相机，屏幕和示踪粒子所看到的偏振片类型之间的可视性的关系。

图12：通过使用简单的图像处理（如斑点检测和光流）可追踪示踪粒子。

3.5跟踪方法
为了跟踪漂浮在水中或水中的示踪剂使用图像处理，如光流和斑点检测[8]。

图12（a）和（b）分别显示了跟踪斑点检测和光流的结果。

由聚苯乙烯制成的示踪粒子根据水箱中的水流动而移动。

作为背光，我们使用显示白色图像的显示。

示踪粒子被识别为斑点，并且可以通过使用斑点检测技术来追踪。

我们使用一个blob检测处理库进行测试。

光度阈值为0.5，为默认值。

光流可以通过跟踪漂浮在水中的示踪颗粒的运动来显现水流。

为了测试光流方法，我们使用了由Sid Gabriel Hubbard在上传的光流的代码。

当使用平面形水下的摄像机跟踪水中的颗粒时，我们必须纠正枕形变形。

枕形变形是水中的影响，导致图像在中心被挤压。

由于空气和水之间的折射率差异，在水中拍摄的图像中看到这种变形[28]。

圆顶形透镜可以光学校正枕形失真[3]。

基于图像处理的相机校准[18]也适用于此目的。

3.6背景图片依赖
图13显示了取决于背光颜色的亮度变化。

图13（a
）示出了白色背光上的示踪粒子的颜色。

颜
色为橙色，带有白色背景，这表明胶片将通过比其他颜色多约400 nm波长的光线。

换句话说，追踪粒子通过蓝色背光降低亮度，因为蓝色是橙色的补色。

图13（b）显示了具有蓝色背景的相同跟踪粒子。

在这种情况下，亮度显着降低。

然而，如图13（b）所示，亮度随着红色背景增加，因为波长接
近于橙色。

扭曲颗粒或使用具有光弹性效应的颗粒可以减少可追踪颗粒的损失。

图14示出了漂浮在具有各种背光的颜色的水箱中的失真跟踪粒子。

图14（a）示出了在白色背光前面的胶片。

随着胶片上的扭曲，除了橙色外，还有其他颜色在示踪粒子上看到。

这表明示踪粒子在具有更多颜色的背景上可见。

这样可以在泳池屏幕上显示的复杂场景中追踪水流。

如图14（b）和（c）所示，示踪粒子的不同部分在蓝色和红色背景上是亮的。

颜色根据偏振光通过塑料的距离而变化。

例如，我们的厚度为0.03毫米的聚乙烯薄片显示橙色，白色背景。

如果厚度约为0.06mm或0.12mm，则片材分别显示为黄色和绿色。

当这种情况下，由于在塑料中偏振光越过越多，所以在纸张沿水平方向倾斜时发生颜色变化。

因此，扭曲的纸张显示多种颜色。

图13：根据背景图像的颜色改变亮度。

图14：除了示踪粒子上的默认颜色以外，胶片上的失真产生其他颜色。

这使得示踪粒子可以在背景图像的更多颜色中追踪。

图15：示踪粒子在水中和水中的透明度。

3.7材料带来的差异
示踪粒子的特征很大程度上取决于它们的材料。

因此，我们描述了影响水流可视化和跟踪的几个因素。

本研究中我们制备了两种示踪粒子。

扭曲的聚乙烯薄膜漂浮在水面上，聚苯乙烯薄膜沉入水中。

两个示踪粒子都容易沉入水中并在水中漂浮一点水流。

通过组合这些示踪粒子，我们可以观察到水表面上的水流和底部附近的水。

3.7.1透明度
水中示踪粒子的透明度取决于其材料。

水的折射率为1.33。

如果材料的折射率接近水，则材料在水中更透明（图15）。

跟踪微粒在水面上是可见的，但在水中大部分是不可见的。

这种透明度还取决于水中的追踪颗粒的角度，因为表面有时以某种角度反射来自背景的光，并且此时颗粒变得可见。

3.7.漂浮
几种类型的塑料可以浮在水面上。

例如，由聚乙烯制成的示踪粒子漂浮在水面上，但通过游泳池中的使用者的冲程容易地沉入水中。

浮选取决于材料的比重。

水的比重为1.00，聚乙烯为约0.95。

这意味着纯聚乙烯漂浮在水面上。

聚苯乙烯的比重大约为1.04，这表明它聚集在水中。

示踪粒子被游泳池中的水流浮起。

3.7.3耐水性
我们进行了一次测试，以检查水中的耐久性。

结果，一些塑料在水中一小时后改变了颜色和透明度。

聚乙烯和聚苯乙烯保持其透明度，而由定向聚丙烯制成的薄膜在水中迅速变白。

4．评估
我们通过在具有各种背景的水中使用透明示踪粒子来评估水流跟踪技术的稳定性。

具有光弹性效应的示踪粒子可追踪到大多数背景，包括水下视
频。

然而，这种技术并不适用于拥有如宇宙一般的
黑暗背景。

我们还进行了游泳训练水流可视化的可行性试验。

漂浮在水面上的由聚乙烯制成的示踪粒子能够使水面附近的水的运动可视化。

此外，由聚苯乙烯制成的示踪粒子能够可视化靠近底部的水中的水流。

然而，示踪粒子几乎看不到水层中间的水流。

为了可视化在池中间位置蛙泳激起的水流，还需要对示踪粒子的材料进行更多的研究。

4.1水流跟踪稳定性试验
4.1.1实验环境
我们使用一个名为blobdetection的库进行处理以跟踪粒子。

我们还将检测到的斑块的大小限制在示踪粒子的大小附近。

我们将10块跟踪粒子分布在充满水的水箱中，深度为5厘米。

我们把水箱放在展示架前面。

在屏幕上用右旋圆形偏振片涂屏幕，使来自屏幕的光线右旋圆偏振。

涂覆有左旋圆形偏振片的相机安装在水箱上方以跟踪颗粒的运动。

我们使用的USB摄像头每秒拍摄30张图像，视野受到限制，因此相机只能捕获水箱内部。

我们通过将板从后面（远）移动到前面（靠近），从而使水流在水箱中。

在罐的左侧和右侧观察到彼此相反旋转的两个涡流。

4.1.2结果
图16显示了具有简单颜色背景的聚苯乙烯制成的示踪粒子的斑点检测结果。

图16（a），（b），（c）和（d）分别显示白色，绿色，蓝色和红色背景的结果。

我们发现，在白色和绿色的背景下，水流追踪是稳定的，整个测试没有错误。

然而，蓝色和红色的背景，示踪粒子变得更暗，我们不得不调整亮度阈值。

我们发现检测率取决于颗粒的角度。

当示踪粒子的平坦表面接近相机的水平方向时，跟踪系统可以跟踪颗粒。

然而，当粒子的角度接近于直角时，跟踪系统就会损失颗粒。

粒子的角度在涡流中继续变化。

跟踪系统依然能够测量水流的方向和速度，即使跟踪微粒有时变得不可追踪。

图17展示了水下风景的结果。

示踪粒子在背景的大部分区域是可追踪的，但在场景的较暗部分变得不太可追踪。

这个问题发生在具有宇宙图像的背景上，如图18所示。

对于这个背景，我们无法使用任何阈值的亮度跟踪粒子的运动。

当调整值以找到较暗的斑点时，我们的设置开始把气泡检测为示踪粒子。

由聚乙烯膜制成的扭曲的示踪粒子也具有与具有光弹性效应的聚苯乙烯制成的颗粒相似的特性。

图16：在单色背景上具有光弹性的示踪粒子的斑点检测结果。

图17：显示水下场景的复杂背景上的示踪粒子。

示踪粒子是可识别的，但在背景中较暗的位置降低了可追踪性。

图18：显示宇宙场景的深色背景上的示踪粒子。

示踪粒子在黑暗背景之前不起作用。

4.2增强游泳训练的可行性测试
在这个测试中，我们要求两名游泳者在充满追踪颗粒的游泳池里游泳。

其中一名测试人员是一名训练有素的游泳运动员，拥有超过10年的经验，另一名是业余游泳运动员。

图19显示了测试环境。

超过1,000个由聚乙烯制成的示踪粒子分散在游泳池中。

我们把右旋圆形偏光片放在游泳池的底部。

游泳池在底部显示一个游泳者的视频，带有白色背景。

为了维持用户在游泳池中的位置，哪怕是在划水后，我们要求用户佩戴线束，并将线束的边缘固定在游泳池外的地方，如图20所示。

用户在游泳池中游泳，使用两种游泳风格：蛙泳和自由泳。

我
们发现在水面附近产生的水流被追踪到了。

然而，
由于示踪粒子的漂浮，游泳池的中部和底部产生的水流可以看出是不行的。

原因是游泳时只有少许粒子在水中沉没。

由聚苯乙烯制成的示踪粒子可以沉入水中。

因此，粒子可以根据冲击引起的水流在游泳池中移动。

5．限制
透明示踪粒子具有平面的形状。

形状导致三个问题。

首先，跟踪系统在垂直方向有时会丢失可视化的粒子，因为它们在相机前面看起来非常薄，用于跟踪。

第二，当它们反射来自背景的光时，平坦的示踪粒子会变得可见。

此外，颗粒倾向于粘附于游泳者的身体，从而可能降低游泳的体验。

球形示踪粒子也许可以解决这些问题。

用于生长植物的吸水聚合物是在水中变得相当透明而不需要反射的成形球。

表面有一些压力，塑料也显示出光弹性的特点。

我们怀疑由吸水聚合物制成的球形示踪粒子可以解决这些问题。

为了可视化由冲击引起的水流，追踪颗粒需要在水中。

我们还必须发明具有比水重的比重的材料。

准备环绕屏幕游泳池是相当昂贵和耗时的。

对于可视化水流的游泳训练，我们可以将反光板作为镜子放在游泳池周围。

通过将偏光片通过偏光片发射到池中的平板，佩戴护目镜的人们可以观察到示踪粒子的鲜艳色彩。

当反射光反射时，反射物体可以保持其偏振特性。

这使得能够与放置在两个偏振片之间的示踪粒子相同。

用户在呼吸时可能会意外吞下水中的示踪粒子。

因此，佩戴面罩可以进行游泳。

为避免游泳池水循环系统出现机械问题，建议将海绵放入入口。

图19：充满示踪粒子的环绕屏游泳池。

图20：使用示踪粒子进行游泳训练的可行性测试。

6．结论
我们推出了一个充满透明示踪粒子的环绕屏游泳池，用于水流可视化。

这些颗粒通过一个照相机跟踪水流使得人们在水下娱乐中交互。

此外，游泳训练时，用户可以通过泳池中的可视化水流观察底部显示的游泳姿态。

根据我们检查水流跟踪的稳定性的测试，示踪粒子即使在复杂的背景下也能够进行稳定的跟踪。

然而，背景较暗的可追溯性显着下降。

我们发现，从可行性测试可以看出，游泳者冲击引起的水流可视化也是可行的。

然而，游泳池中部的水运动的可视化效率不高，因为示踪粒子倾向于漂浮在水面或下沉到底部。

为了增强游泳训练，需要进一步研究如何维持水中的示踪粒子。

我们在这项研究中使用平面示踪粒子。

然而，由于反射，在一些角度，透明示踪粒子的形状在水中变得可见。

此外，由于它们的形状，颗粒总是改变其图像中的宽度和高度。

当使用相机时，这种情况使得稳定的跟踪变得困难。

作为解决方案，我们计划使用具有双折射的球形示踪粒子。

塑料如聚乙烯和聚苯乙烯的反射指数相比空气更接近于水，但仍然不同。

因此，粒子对用户来说不是完全不可见的。

我们可以使用吸水聚合物作为示踪粒子来解决问题。

当放置在水中时，材料变得不可见，并且当使用两个偏振片时改变其偏振特性。

7．参考文献
略。