22/08/31Astratto
La comprensione dell'ambiente marino è fondamentale per una varietà di missioni subacquee, come il rilevamento di risorse e l'ispezione di strutture sottomarine. Questi compiti non possono essere svolti senza l'intervento di veicoli sottomarini autonomi (AUV). L'uso di veicoli sottomarini autonomi (AUV), potenzialmente in grado di svolgere missioni di esplorazione subacquea, è limitato.
a causa dell'insufficiente capacità della batteria di bordo e dell'archiviazione dei dati. Per superare questo problema, vengono utilizzate stazioni di attracco subacquee per fornire la possibilità di ricarica subacquea e trasferimento dati per gli AUV. Queste stazioni di attracco sono progettate per essere installate nell'ambiente oceanico dinamico, dove la torbidità e le condizioni di scarsa illuminazione rappresentano sfide chiave per ostacolare
operazione di docking riuscita. Gli algoritmi di guida visiva basati su marcatori attivi o passivi vengono in genere utilizzati per guidare con precisione l'AUV verso la stazione di docking. In questo articolo, proponiamo un metodo di guida basato sulla visione, che utilizza il rilevamento lock-in, per mitigare l'effetto della torbidità e contemporaneamente escludere sorgenti luminose indesiderate o sorgenti luminose rumorose. Il metodo di rilevamento lock-in si aggancia alla frequenza di lampeggio dei fari luminosi situati in corrispondenza della stazione di docking.
stazione e annulla con successo l'effetto della luce indesiderata ad altre frequenze. Il metodo proposto utilizza due fari luminosi, che emettono a frequenza fissa, installati presso la stazione di docking simulata e una singola telecamera sCMOS. Esperimenti di proof-of-the-concept vengono eseguiti per dimostrare la validità dell'approccio proposto. I risultati ottenuti mostrano che il nostro metodo è in grado di riconoscere i fari luminosi a diversi livelli di torbidità e di respingere efficacemente la luce indesiderata.
luce senza utilizzare un'elaborazione separata delle immagini per questa fase dell'algoritmo di guida basato sulla visione. L'efficacia del metodo proposto viene convalidata calcolando il tasso di veri positivi del metodo di rilevamento a ciascun livello di torbidità.
Fig. Principio del rilevamento del lock-in.
Fig. a) Immagine grezza della telecamera catturata in acqua limpida con i fari luminosi attivi, modulati a 63 Hz, installati sulla stazione di attracco simulata al centro e due sorgenti luminose di sfondo che emettono a 55 Hz e 0 Hz. b) Il risultato binarizzato dopo il rilevamento del lock-in viene applicato a 63 Hz. c) Il risultato binarizzato dopo il rilevamento del lock-in viene applicato a 55 Hz.
Analisi della tecnologia di imaging
La navigazione basata su Vision è supportata da sensori ottici, che si sono dimostrati più performanti rispetto agli altri in termini di posizionamento ad alta precisione, bassa vulnerabilità al rilevamento esterno e capacità di svolgere più attività, ma soffrono di attenuazione e dispersione della luce in un ambiente sottomarino.
Inoltre, la torbidità, causata dal fango sollevato dall'AUV nelle profondità marine, può rendere l'applicabilità dei metodi basati sulla visione ancora più difficile.Dhyana 400BSILa telecamera offre la flessibilità necessaria per gli esperimenti, con elevata velocità ed elevato rapporto segnale/rumore, in grado di estrarre segnali deboli nel rumore e di collaborare con il software per ottenere il rilevamento del tempo di blocco sulle serie temporali delle immagini.
Fonte di riferimento
Amjad RT, Mane M, Amjad AA, et al. Tracciamento di fari luminosi in acque altamente torbide e applicazione all'attracco subacqueo[C]//Ocean Sensing and Monitoring XIV. SPIE, 2022, 12118: 90-97.
