31/08/2022Abstracto
Comprender el entorno marino es crucial para diversas misiones submarinas, como la detección de recursos y la inspección de estructuras submarinas. Estas tareas no pueden llevarse a cabo sin la intervención de vehículos submarinos autónomos (AUV). El uso de vehículos submarinos autónomos (AUV) para realizar potencialmente misiones de exploración submarina es limitado.
debido a la insuficiente capacidad de almacenamiento de datos y baterías a bordo. Para superar este problema, se utilizan estaciones de acoplamiento submarinas para proporcionar la facilidad de carga submarina y transferencia de datos para los AUV. Estas estaciones de acoplamiento están diseñadas para instalarse en el dinámico entorno oceánico, donde la turbidez y las condiciones de poca luz son desafíos clave para obstaculizar la
Operación de acoplamiento exitosa. Los algoritmos de guiado visual basados en marcadores activos o pasivos se utilizan normalmente para guiar con precisión el AUV hacia la estación de acoplamiento. En este artículo, proponemos un método de guiado basado en visión, que utiliza detección síncrona, para mitigar el efecto de la turbidez y rechazar simultáneamente las fuentes de luz no deseadas o las luminarias ruidosas. El método de detección síncrona se fija en la frecuencia de parpadeo de las balizas de luz ubicadas en el acoplamiento.
estación y elimina con éxito el efecto de la luz no deseada en otras frecuencias. El método propuesto utiliza dos balizas de luz, que emiten a una frecuencia fija, instaladas en la estación de acoplamiento simulada y una cámara sCMOS. Se realizan experimentos de prueba de concepto para demostrar la validez del enfoque propuesto. Los resultados obtenidos muestran que nuestro método es capaz de reconocer las balizas de luz en diferentes niveles de turbidez y puede rechazar eficazmente la luz no deseada.
Se utiliza luz sin necesidad de procesamiento de imágenes independiente para esta etapa del algoritmo de guiado basado en visión. La eficacia del método propuesto se valida calculando la tasa de verdaderos positivos del método de detección en cada nivel de turbidez.
Figura. Principio de detección síncrona.
Figura a) Fotograma de cámara sin procesar capturado en agua clara con las balizas de luz activas, moduladas a 63 Hz, instaladas en la estación de acoplamiento simulada en el centro, y dos fuentes de luz de fondo que emiten a 55 Hz y 0 Hz. b) Resultado binarizado después de aplicar la detección síncrona a 63 Hz. c) Resultado binarizado después de aplicar la detección síncrona a 55 Hz.
Análisis de la tecnología de imágenes
La navegación basada en Vsion se apoya en sensores ópticos, que han demostrado ser superiores a otros sistemas en términos de posicionamiento de alta precisión, baja vulnerabilidad a la detección externa y capacidad para realizar múltiples tareas, pero sufren de atenuación y dispersión de la luz en un entorno subacuático.
Además, la turbidez, causada por el lodo levantado por el AUV en las profundidades marinas, puede dificultar aún más la aplicabilidad de los métodos basados en visión.Dhyana 400BSILa cámara proporciona la flexibilidad necesaria para los experimentos, con alta velocidad y una elevada relación señal-ruido, capaz de extraer señales débiles en presencia de ruido y de cooperar con el software para lograr la detección síncrona en series temporales de imágenes.
Fuente de referencia
Amjad RT, Mane M, Amjad AA, et al. Seguimiento de balizas luminosas en aguas altamente turbias y su aplicación al acoplamiento submarino[C]//Ocean Sensing and Monitoring XIV. SPIE, 2022, 12118: 90-97.
