31/08/2022Abstrait
La compréhension du milieu marin est cruciale pour diverses missions sous-marines, telles que la détection des ressources et l'inspection des structures sous-marines. Ces tâches ne peuvent être réalisées sans l'intervention de véhicules sous-marins autonomes (AUV). L'utilisation de véhicules sous-marins autonomes (AUV), pour potentiellement mener des missions d'exploration sous-marine, est limitée.
En raison d'une capacité de batterie et de stockage de données embarquée insuffisante, des stations d'accueil sous-marines sont utilisées pour recharger les AUV et transférer leurs données. Ces stations sont conçues pour être installées dans l'environnement océanique dynamique, où la turbidité et la faible luminosité constituent des défis majeurs.
Opération d'amarrage réussie. Les algorithmes de guidage visuel basés sur des marqueurs actifs ou passifs sont généralement utilisés pour guider précisément l'AUV vers la station d'amarrage. Dans cet article, nous proposons une méthode de guidage visuel, utilisant la détection synchrone, pour atténuer l'effet de la turbidité et rejeter simultanément les sources lumineuses indésirables ou les éclairages parasites. La méthode de détection synchrone se synchronise sur la fréquence de clignotement des balises lumineuses situées au niveau de la station d'amarrage.
La méthode proposée utilise deux balises lumineuses, émettant à une fréquence fixe, installées sur la station d'accueil simulée, ainsi qu'une caméra sCMOS. Des expériences de validation de principe ont été réalisées pour démontrer la validité de l'approche. Les résultats obtenus montrent que notre méthode est capable de reconnaître les balises lumineuses à différents niveaux de turbidité et de rejeter efficacement la lumière indésirable.
La lumière est détectée sans traitement d'image supplémentaire pour cette étape de l'algorithme de guidage par vision. L'efficacité de la méthode proposée est validée par le calcul du taux de vrais positifs de la méthode de détection à chaque niveau de turbidité.
Fig. Principe de la détection synchrone.
Fig. a) Image brute capturée par la caméra en eau claire avec les balises lumineuses actives, modulées à 63 Hz, installées sur la station d'amarrage simulée au centre, et deux sources de lumière d'arrière-plan émettant à 55 Hz et 0 Hz. b) Résultat binarisé après détection synchrone à 63 Hz. c) Résultat binarisé après détection synchrone à 55 Hz.
Analyse des technologies d'imagerie
La navigation basée sur la vision est assistée par des capteurs optiques, qui se révèlent plus performants que les autres en termes de positionnement de haute précision, de faible vulnérabilité à la détection externe et de capacité à effectuer de multiples tâches, mais souffrent d'atténuation et de diffusion de la lumière en milieu sous-marin.
De plus, la turbidité causée par la boue soulevée par le véhicule sous-marin autonome (AUV) en eaux profondes peut rendre l'applicabilité des méthodes basées sur la vision encore plus difficile.Dhyana 400BSILa caméra offre la flexibilité requise pour les expériences, avec une vitesse élevée et un rapport signal/bruit élevé, capable d'extraire des signaux faibles dans le bruit et de coopérer avec le logiciel pour réaliser une détection temporelle synchrone sur des séries temporelles d'images.
Source de référence
Amjad RT, Mane M, Amjad AA, et al. Suivi de balises lumineuses dans des eaux très turbides et application à l'amarrage sous-marin[C]//Ocean Sensing and Monitoring XIV. SPIE, 2022, 12118: 90-97.
