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 realizarse sin la intervención de vehículos submarinos autónomos (AUV). El uso de vehículos submarinos autónomos (AUV) para llevar a cabo misiones de exploración submarina es limitado.
Debido a la insuficiente capacidad de la batería a bordo y del almacenamiento de datos, se utilizan estaciones de acoplamiento submarinas para facilitar la carga y la transferencia de datos de los vehículos submarinos autónomos (AUV). Estas estaciones están diseñadas para instalarse en el dinámico entorno oceánico, donde la turbidez y la baja luminosidad representan importantes desafíos.
Operación de acoplamiento exitosa. Los algoritmos de guiado por visión, basados en marcadores activos o pasivos, se utilizan habitualmente para guiar con precisión el vehículo submarino autónomo (AUV) hacia la estación de acoplamiento. En este artículo, proponemos un método de guiado por visión, mediante detección síncrona, para mitigar el efecto de la turbidez y rechazar simultáneamente las fuentes de luz no deseadas o luminarias con ruido. El método de detección síncrona se sincroniza con la frecuencia de parpadeo de las balizas luminosas ubicadas en la estación de acoplamiento.
El método propuesto, que utiliza dos balizas de luz que emiten a una frecuencia fija, instaladas en la estación de acoplamiento simulada, y una cámara sCMOS, elimina eficazmente el efecto de la luz no deseada en otras frecuencias. Se realizaron 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.
En esta etapa del algoritmo de guiado basado en visión, se utiliza luz sin procesamiento de imagen independiente. La eficacia del método propuesto se valida calculando la tasa de verdaderos positivos de detección en cada nivel de turbidez.
Figura. Principio de detección de bloqueo.
Fig. a) Fotograma sin procesar capturado por la cámara 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 tras aplicar la detección síncrona a 63 Hz. c) Resultado binarizado tras aplicar la detección síncrona a 55 Hz.
Análisis de la tecnología de imágenes
La navegación basada en visión se apoya en sensores ópticos, que han demostrado superar a otros sistemas en términos de posicionamiento de alta precisión, baja vulnerabilidad a la detección externa y capacidad para realizar múltiples tareas, pero sufre de atenuación y dispersión de la luz en un entorno subacuático.
Además, la turbidez causada por el lodo removido 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 alta relación señal/ruido, capaz de extraer señales débiles en el ruido y cooperar con el software para lograr la detección del tiempo de bloqueo en series temporales de imágenes.
Fuente de referencia
Amjad RT, Mane M, Amjad AA, et al. Seguimiento de balizas de luz en aguas altamente turbias y aplicación al acoplamiento submarino[C]//Ocean Sensing and Monitoring XIV. SPIE, 2022, 12118: 90-97.
