31/08/2022Astratto
La comprensione dell'ambiente marino è fondamentale per una varietà di missioni subacquee, come l'individuazione delle risorse e l'ispezione delle strutture sottomarine. Questi compiti non possono essere svolti senza l'intervento di veicoli sottomarini autonomi (AUV). L'uso di veicoli sottomarini autonomi (AUV), per potenzialmente svolgere missioni di esplorazione sottomarina, è limitato
a causa dell'insufficiente capacità di batteria e archiviazione dati a bordo. Per superare questo problema, vengono utilizzate stazioni di attracco subacquee per fornire la possibilità di ricarica e trasferimento dati sott'acqua 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 sono sfide chiave che ostacolano il
operazione di attracco riuscita. Gli algoritmi di guida visiva basati su marcatori attivi o passivi vengono tipicamente utilizzati per guidare con precisione l'AUV verso la stazione di attracco. In questo articolo, proponiamo un metodo di guida basato sulla visione, utilizzando il rilevamento lock-in, per mitigare l'effetto della torbidità e per respingere simultaneamente le sorgenti luminose indesiderate o i luminari rumorosi. Il metodo di rilevamento lock-in si aggancia alla frequenza di lampeggio dei fari luminosi situati presso la stazione di attracco.
stazione e annulla con successo l'effetto della luce indesiderata ad altre frequenze. Il metodo proposto utilizza due fari luminosi, che emettono a una frequenza fissa, installati nella stazione di attracco simulata e una singola telecamera sCMOS. Vengono eseguiti esperimenti di prova di concetto 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 può rifiutare efficacemente la luce indesiderata
luce senza utilizzare un'elaborazione delle immagini separata per questa fase dell'algoritmo di guida basato sulla visione. L'efficacia del metodo proposto è convalidata calcolando il tasso di veri positivi del metodo di rilevamento a ciascun livello di torbidità.
Figura. Principio del rilevamento lock-in.
Fig. a) Immagine grezza ripresa dalla telecamera 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) Risultato binarizzato dopo l'applicazione del rilevamento lock-in a 63 Hz. c) Risultato binarizzato dopo l'applicazione del rilevamento lock-in a 55 Hz.
Analisi della tecnologia di imaging
La navigazione basata sulla visione è coadiuvata da sensori ottici, che si sono dimostrati superiori ad altri sistemi in termini di posizionamento ad alta precisione, bassa vulnerabilità al rilevamento esterno e capacità di svolgere più compiti contemporaneamente, ma risente dell'attenuazione e della dispersione della luce in ambiente sottomarino.
Inoltre, la torbidità, causata dal fango sollevato dall'AUV nelle profondità marine, può rendere ancora più difficile l'applicabilità dei metodi basati sulla visione.Dhyana 400BSILa telecamera offre la flessibilità necessaria per gli esperimenti, con elevata velocità e un alto rapporto segnale/rumore, è in grado di estrarre segnali deboli in presenza di rumore e collabora con il software per ottenere il rilevamento del tempo di aggancio su serie temporali di 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.
