31.08.2022Абстрактный
Понимание морской среды имеет решающее значение для различных подводных миссий, таких как обнаружение ресурсов и инспекция подводных сооружений. Эти задачи невозможно выполнить без участия автономных подводных аппаратов (АППА). Использование автономных подводных аппаратов (АППА) для потенциального выполнения подводных исследовательских миссий ограничено.
Из-за недостаточной емкости бортовых батарей и памяти для хранения данных. Для решения этой проблемы используются подводные док-станции, обеспечивающие возможность подводной зарядки и передачи данных для автономных подводных аппаратов. Эти док-станции предназначены для установки в динамичной океанической среде, где мутность и низкая освещенность являются ключевыми проблемами, препятствующими работе.
Успешная стыковка. Для точного наведения подводного аппарата к стыковочной станции обычно используются алгоритмы визуального наведения на основе активных или пассивных маркеров. В данной статье мы предлагаем метод визуального наведения с использованием синхронного обнаружения, позволяющий одновременно уменьшить влияние мутности и отсеять нежелательные источники света или шумные световые объекты. Метод синхронного обнаружения синхронизируется с частотой мигания световых маяков, расположенных на стыковочной станции.
Предложенный метод успешно устраняет влияние нежелательного света на других частотах. В нем используются два световых маяка, излучающих на фиксированной частоте, установленные на имитируемой стыковочной станции, и одна sCMOS-камера. Для подтверждения работоспособности предложенного подхода были проведены экспериментальные исследования. Полученные результаты показывают, что наш метод способен распознавать световые маяки при различных уровнях мутности и эффективно отсеивать нежелательный свет.
Свет без использования отдельной обработки изображений на этом этапе алгоритма визуального наведения. Эффективность предложенного метода подтверждается расчетом доли истинно положительных результатов обнаружения на каждом уровне мутности.
Рис. Принцип синхронного детектирования.
Рис. а) Исходный кадр с камеры, снятый в чистой воде с использованием активных световых маяков, модулированных с частотой 63 Гц, установленных на имитированной док-станции в центре, и двух фоновых источников света, излучающих с частотой 55 Гц и 0 Гц. б) Бинаризованный результат после применения синхронного детектирования с частотой 63 Гц. в) Бинаризованный результат после применения синхронного детектирования с частотой 55 Гц.
Анализ технологии визуализации
Навигация на основе визуального восприятия поддерживается оптическими датчиками, которые, как было установлено, превосходят другие по точности позиционирования, низкой уязвимости к внешнему обнаружению и способности выполнять множество задач, но страдают от ослабления и рассеяния света в подводной среде.
Кроме того, мутность, вызванная илом, поднятым автономным подводным аппаратом в глубоководных районах, может еще больше затруднить применение методов, основанных на визуальном анализе.Дхьяна 400BSIКамера обеспечивает гибкость, необходимую для экспериментов, благодаря высокой скорости и высокому соотношению сигнал/шум, способности выделять слабые сигналы в шуме и взаимодействию с программным обеспечением для достижения синхронизации по времени на временных рядах изображений.
Источник информации
Амджад РТ, Мане М, Амджад АА и др. Отслеживание световых маяков в сильно мутной воде и применение к подводной стыковке[C]//Ocean Sensing and Monitoring XIV. SPIE, 2022, 12118: 90-97.
