2022년 8월 31일추상적인
해양 환경에 대한 이해는 자원 탐지 및 수중 구조물 검사와 같은 다양한 수중 임무에 필수적입니다. 이러한 임무는 자율 수중 로봇(AUV)의 개입 없이는 수행할 수 없습니다. 수중 탐사 임무 수행에 잠재력을 지닌 자율 수중 로봇(AUV)의 활용은 아직 제한적입니다.
탑재 배터리와 데이터 저장 용량 부족으로 인해 자율 수중 로봇(AUV)에 수중 충전 및 데이터 전송 기능을 제공하는 수중 도킹 스테이션이 사용됩니다. 이러한 도킹 스테이션은 탁도와 저조도 조건과 같은 역동적인 해양 환경에 설치되도록 설계되었으며, 이러한 환경은 도킹 스테이션 작동을 방해하는 주요 요인입니다.
성공적인 도킹 작업. 능동 또는 수동 마커 기반의 비전 유도 알고리즘은 일반적으로 자율 수중 로봇(AUV)을 도킹 스테이션으로 정밀하게 유도하는 데 사용됩니다. 본 논문에서는 탁도의 영향을 완화하고 원치 않는 광원이나 잡음이 섞인 조명을 동시에 제거하기 위해 록인 검출을 이용한 비전 기반 유도 방법을 제안합니다. 록인 검출 방법은 도킹 스테이션에 위치한 광 비콘의 깜빡임 주파수에 동기화됩니다.
본 연구에서 제안하는 방법은 모의 도킹 스테이션에 설치된 고정 주파수의 두 개의 광 비콘과 하나의 sCMOS 카메라를 이용하여 원치 않는 빛의 영향을 효과적으로 제거합니다. 개념 증명 실험을 통해 제안된 방법의 타당성을 검증했습니다. 실험 결과, 본 방법은 다양한 탁도 수준에서 광 비콘을 인식하고 원치 않는 빛을 효율적으로 제거할 수 있음을 보여줍니다.
본 연구에서는 비전 기반 안내 알고리즘의 이 단계에서 별도의 이미지 처리 없이 빛을 감지합니다. 제안된 방법의 효과는 각 탁도 수준에서의 감지 방법의 참양성률을 계산하여 검증합니다.
그림. 록인 검출 원리.
그림 a) 중앙에 설치된 모의 도킹 스테이션에 63Hz로 변조된 능동형 광등과 55Hz 및 0Hz로 빛을 발산하는 두 개의 배경 광원이 있는 맑은 물에서 촬영한 원본 카메라 프레임. b) 63Hz에서 록인 검출을 적용한 후 이진화된 결과. c) 55Hz에서 록인 검출을 적용한 후 이진화된 결과.
영상 기술 분석
Vsion 기반 내비게이션은 광학 센서의 도움을 받는데, 이는 높은 정확도의 위치 파악, 외부 감지에 대한 낮은 취약성, 그리고 다중 작업 수행 능력 측면에서 다른 방식보다 우수한 것으로 나타났지만, 수중 환경에서 빛의 감쇠 및 산란으로 인해 어려움을 겪습니다.
더욱이 심해에서 자율수중로봇(AUV)이 날리는 진흙으로 인한 탁도는 시각 기반 방법의 적용을 더욱 어렵게 만들 수 있다.디야나 400BSI이 카메라는 실험에 필요한 유연성을 제공하며, 고속 및 높은 신호 대 잡음비로 잡음 속에서 미약한 신호까지 추출할 수 있고, 소프트웨어와 연동하여 이미지 시계열에서 시간 동기화 검출을 구현할 수 있습니다.
참고 자료
Amjad RT, Mane M, Amjad AA, et al. 탁도가 높은 물에서의 광 신호 추적 및 수중 도킹에 대한 응용[C]//Ocean Sensing and Monitoring XIV. SPIE, 2022, 12118: 90-97.
