22/08/31Abstrakt
Forståelse af havmiljøet er afgørende for en række undervandsmissioner, såsom ressourcedetektering og inspektion af undervandsstrukturer. Disse opgaver kan ikke udføres uden indgriben fra autonome undervandsfartøjer (AUV'er). Brugen af autonome undervandsfartøjer (AUV'er) til potentielt at udføre undervandsudforskningsmissioner er begrænset.
på grund af utilstrækkelig batterikapacitet og datalagringskapacitet indbygget. For at overvinde dette problem bruges undervandsdockingstationer til at muliggøre undervandsopladning og dataoverførsel for AUV'er. Disse dockingstationer er designet til at blive installeret i det dynamiske havmiljø, hvor turbiditet og svage lysforhold er centrale udfordringer, der hindrer
vellykket dockingoperation. Vision-vejledningsalgoritmer baseret på aktive eller passive markører bruges typisk til præcist at styre AUV'en mod dockingstationen. I denne artikel foreslår vi en visionsbaseret vejledningsmetode, der bruger lock-in-detektion, for at afbøde effekten af turbiditet og samtidig afvise uønskede lyskilder eller støjende armaturer. Låsningsdetektionsmetoden låser blinkfrekvensen for lysblinkere placeret ved dockingstationen.
stationen og forsvinder med succes effekten af uønsket lys ved andre frekvenser. Den foreslåede metode bruger to lysfyr, der udsender med en fast frekvens, installeret ved den simulerede dockingstation, og et enkelt sCMOS-kamera. Proof-of-the-concept-eksperimenter udføres for at vise gyldigheden af den foreslåede tilgang. De opnåede resultater viser, at vores metode er i stand til at genkende lysfyrene ved forskellige turbiditetsniveauer, og den kan effektivt afvise de uønskede
lys uden at bruge separat billedbehandling til dette trin af den visionsbaserede vejledningsalgoritme. Effektiviteten af den foreslåede metode valideres ved at beregne den sande positive rate af detektionsmetoden ved hvert turbiditetsniveau.
Fig. Princip for fastlåsningsdetektion.
Fig. a) Rå kamerabillede optaget i klart vand med de aktive lysfyr, moduleret ved 63 Hz, installeret på den simulerede dockingstation i midten, og to baggrundslyskilder, der udsender ved 55 Hz og 0 Hz. b) Det binære resultat efter lock-in-detektion anvendes ved 63 Hz. c) Det binære resultat efter lock-in-detektion anvendes ved 55 Hz.
Analyse af billeddannelsesteknologi
Visionsbaseret navigation understøttes af optiske sensorer, som har vist sig at overgå andre med hensyn til høj præcisionspositionering, lav sårbarhed over for ekstern detektion og kapacitet til flere opgaver, men lider under dæmpning og spredning af lys i et undervandsmiljø.
Desuden kan turbiditeten, forårsaget af mudderet blæst op af AUV'en i dybhavet, gøre anvendeligheden af visionsbaserede metoder endnu mere udfordrende.Dhyana 400BSIKameraet giver den fleksibilitet, der kræves til eksperimenter, med høj hastighed og højt signal-støj-forhold, er i stand til at udtrække svage signaler i støj og samarbejder med software for at opnå tidsdetektion med låst tid på billedtidsserier.
Referencekilde
Amjad RT, Mane M, Amjad AA m.fl. Sporing af lysfyr i meget uklart vand og anvendelse til undervandsdocking [C] // Ocean Sensing and Monitoring XIV. SPIE, 2022, 12118: 90-97.
