22/08/31Abstrakt
Att förstå den marina miljön är avgörande för en mängd olika undervattensuppdrag, såsom resursdetektering och inspektion av undervattensstrukturer. Dessa uppgifter kan inte utföras utan ingripande av autonoma undervattensfarkoster (AUV). Användningen av autonoma undervattensfarkoster (AUV), för att potentiellt utföra undervattensutforskningsuppdrag, är begränsad.
på grund av otillräcklig batterikapacitet och datalagringskapacitet inbyggd. För att lösa detta problem används undervattensdockningsstationer för att möjliggöra laddning och dataöverföring under vattnet för AUV:er. Dessa dockningsstationer är utformade för att installeras i dynamiska havsmiljöer, där grumlighet och svaga ljusförhållanden är viktiga utmaningar som hindrar
lyckad dockningsoperation. Algoritmerna för visuell styrning baserade på aktiva eller passiva markörer används vanligtvis för att exakt styra AUV:en mot dockningsstationen. I den här artikeln föreslår vi en visuell styrningsmetod, som använder låsningsdetektering, för att mildra effekten av grumlighet och samtidigt avvisa oönskade ljuskällor eller bullriga armaturer. Låsningsdetekteringsmetoden låser blinkfrekvensen för ljusfyrar placerade vid dockningsstationen.
stationen och lyckas försvinna effekten av oönskat ljus vid andra frekvenser. Den föreslagna metoden använder två ljusfyrar, som avger ljus med en fast frekvens, installerade vid den simulerade dockningsstationen och en enda sCMOS-kamera. Koncepttestningsexperiment utförs för att visa giltigheten av den föreslagna metoden. De erhållna resultaten visar att vår metod kan känna igen ljusfyrarna vid olika turbiditetsnivåer, och att den effektivt kan avvisa oönskade ljus.
ljus utan att använda separat bildbehandling för detta steg av den visionsbaserade styralgoritmen. Effektiviteten hos den föreslagna metoden valideras genom att beräkna den verkliga positiva frekvensen för detektionsmetoden vid varje turbiditetsnivå.
Fig. Princip för inlåsningsdetektering.
Fig. a) Rå kamerabild tagen i klart vatten med aktiva ljusfyrar, modulerade vid 63 Hz, installerade på den simulerade dockningsstationen i mitten, och två bakgrundsljuskällor som avger ljus vid 55 Hz och 0 Hz. b) Det binäriserade resultatet efter inlåsningsdetektering tillämpas vid 63 Hz. c) Det binäriserade resultatet efter inlåsningsdetektering tillämpas vid 55 Hz.
Analys av bildteknik
Visionsbaserad navigering stöds av optiska sensorer, vilka visar sig överträffa andra när det gäller hög noggrann positionering, låg sårbarhet för extern detektering och kapacitet för flera uppgifter, men lider av dämpning och spridning av ljus i en undervattensmiljö.
Dessutom kan grumligheten, orsakad av leran som blåses upp av AUV:en i djuphavet, göra tillämpningen av visionsbaserade metoder ännu mer utmanande.Dhyana 400BSIKameran ger den flexibilitet som krävs för experiment, med hög hastighet och högt signal-brusförhållande, kan extrahera svaga signaler i brus och samarbeta med programvara för att uppnå tidsdetektering med låsning i bildtidsserier.
Referenskälla
Amjad RT, Mane M, Amjad AA, et al. Spårning av ljusfyrar i mycket grumligt vatten och tillämpning på dockning under vatten [C] // Ocean Sensing and Monitoring XIV. SPIE, 2022, 12118: 90-97.
