22/08/31Abstract
Kennis van de mariene omgeving is cruciaal voor diverse onderwatermissies, zoals het opsporen van hulpbronnen en de inspectie van onderwaterstructuren. Deze taken kunnen niet worden uitgevoerd zonder de tussenkomst van autonome onderwatervoertuigen (AUV's). De inzet van autonome onderwatervoertuigen (AUV's) voor mogelijke onderwaterverkenningsmissies is beperkt.
vanwege onvoldoende ingebouwde accu en dataopslagcapaciteit. Om dit probleem te verhelpen, worden onderwaterdocks gebruikt om AUV's onderwater op te laden en gegevens over te dragen. Deze docks zijn ontworpen voor installatie in de dynamische oceaanomgeving, waar de troebelheid en de omstandigheden met weinig licht belangrijke uitdagingen vormen voor de
succesvolle dockingoperatie. De algoritmen voor visuele geleiding, gebaseerd op actieve of passieve markers, worden doorgaans gebruikt om de AUV nauwkeurig naar het dockingstation te leiden. In dit artikel stellen we een op visuele geleiding gebaseerde methode voor, met behulp van lock-in detectie, om het effect van troebelheid te verminderen en tegelijkertijd ongewenste lichtbronnen of lawaaierige armaturen te weren. De lock-in detectiemethode vergrendelt op de knipperfrequentie van lichtbakens die zich bij het dockingstation bevinden.
station en verwijdert met succes het effect van ongewenst licht op andere frequenties. De voorgestelde methode maakt gebruik van twee lichtbakens, die op een vaste frequentie uitzenden en geïnstalleerd zijn op het gesimuleerde dockingstation, en een enkele sCMOS-camera. Proof-of-the-concept-experimenten worden uitgevoerd om de validiteit van de voorgestelde aanpak aan te tonen. De verkregen resultaten tonen aan dat onze methode in staat is om de lichtbakens bij verschillende troebelheidsniveaus te herkennen en de ongewenste lichtbakens efficiënt te verwerpen.
Licht zonder aparte beeldverwerking te gebruiken voor deze stap van het op zicht gebaseerde geleidingsalgoritme. De effectiviteit van de voorgestelde methode wordt gevalideerd door het berekenen van het percentage daadwerkelijk positieve detectiemethoden bij elk troebelheidsniveau.
Figuur. Principe van lock-in detectie.
Afb. a) Ruw camerabeeld vastgelegd in helder water met de actieve lichtbakens, gemoduleerd op 63 Hz, geïnstalleerd op het gesimuleerde dockingstation in het midden, en twee achtergrondlichtbronnen die licht uitzenden op 55 Hz en 0 Hz. b) Het gebinariseerde resultaat na lock-in detectie is toegepast op 63 Hz. c) Het gebinariseerde resultaat na lock-in detectie is toegepast op 55 Hz.
Analyse van beeldtechnologie
Vsion-gebaseerde navigatie wordt ondersteund door optische sensoren. Deze blijken beter te presteren dan andere sensoren wat betreft nauwkeurige positionering, lage kwetsbaarheid voor externe detectie en de mogelijkheid om meerdere taken uit te voeren. Het nadeel is echter dat er sprake is van verzwakking en verstrooiing van licht in een onderwateromgeving.
Bovendien kan de troebelheid, veroorzaakt door de modder die door de AUV in de diepzee wordt geblazen, de toepasbaarheid van op zicht gebaseerde methoden nog uitdagender maken.Dhyana 400BSIDe camera biedt de flexibiliteit die nodig is voor experimenten, met een hoge snelheid en een hoge signaal-ruisverhouding, kan zwakke signalen in ruis extraheren en werkt samen met software om lock-in-tijddetectie op beeldtijdreeksen te bereiken.
Referentiebron
Amjad RT, Mane M, Amjad AA, et al. Tracking van lichtbakens in zeer troebel water en toepassing op onderwateraanleg[C]//Ocean Sensing and Monitoring XIV. SPIE, 2022, 12118: 90-97.
