22/08/31เชิงนามธรรม
การทำความเข้าใจสภาพแวดล้อมทางทะเลมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อภารกิจใต้น้ำที่หลากหลาย เช่น การตรวจจับทรัพยากรและการตรวจสอบโครงสร้างใต้น้ำ ภารกิจเหล่านี้ไม่สามารถดำเนินการได้หากปราศจากการแทรกแซงของยานยนต์ใต้น้ำอัตโนมัติ (AUV) การใช้ยานยนต์ใต้น้ำอัตโนมัติ (AUV) เพื่อปฏิบัติภารกิจสำรวจใต้น้ำนั้นมีข้อจำกัด
เนื่องจากแบตเตอรี่และความจุในการจัดเก็บข้อมูลบนเรือไม่เพียงพอ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ สถานีเชื่อมต่อใต้น้ำจึงถูกนำมาใช้เพื่ออำนวยความสะดวกในการชาร์จและถ่ายโอนข้อมูลใต้น้ำสำหรับยานยนต์ไร้คนขับ (AUV) สถานีเชื่อมต่อเหล่านี้ได้รับการออกแบบให้ติดตั้งในสภาพแวดล้อมมหาสมุทรที่มีพลวัต ซึ่งความขุ่นและสภาพแสงน้อยเป็นความท้าทายสำคัญที่ขัดขวาง
การเชื่อมต่อที่ประสบความสำเร็จ อัลกอริทึมการนำทางด้วยภาพที่ใช้มาร์กเกอร์แบบแอคทีฟหรือพาสซีฟมักใช้เพื่อนำทาง AUV ไปยังสถานีเชื่อมต่ออย่างแม่นยำ ในบทความนี้ เราเสนอวิธีการนำทางด้วยภาพโดยใช้การตรวจจับแบบล็อกอิน เพื่อลดผลกระทบของความขุ่น และเพื่อปฏิเสธแหล่งกำเนิดแสงที่ไม่ต้องการหรือแสงรบกวนพร้อมกัน วิธีการตรวจจับแบบล็อกอินจะล็อกความถี่การกะพริบของสัญญาณไฟที่อยู่ที่สถานีเชื่อมต่อ
และกำจัดผลกระทบของแสงที่ไม่พึงประสงค์ที่ความถี่อื่นๆ ได้สำเร็จ วิธีการที่นำเสนอใช้สัญญาณแสงสองดวงที่ปล่อยแสงที่ความถี่คงที่ ติดตั้งอยู่ที่สถานีเชื่อมต่อจำลองและกล้อง sCMOS ตัวเดียว มีการทดลองพิสูจน์แนวคิดเพื่อแสดงให้เห็นถึงความถูกต้องของวิธีการที่นำเสนอ ผลที่ได้แสดงให้เห็นว่าวิธีการของเราสามารถจดจำสัญญาณแสงที่ระดับความขุ่นต่างๆ และสามารถกำจัดแสงที่ไม่พึงประสงค์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
โดยไม่ต้องใช้การประมวลผลภาพแยกต่างหากสำหรับขั้นตอนนี้ของอัลกอริทึมการนำทางแบบอิงวิสัยทัศน์ ประสิทธิภาพของวิธีการที่เสนอนี้ได้รับการตรวจสอบโดยการคำนวณอัตราผลบวกที่แท้จริงของวิธีการตรวจจับที่ระดับความขุ่นแต่ละระดับ
รูปที่ หลักการตรวจจับการล็อกอิน
รูปที่ ก) เฟรมกล้องดิบที่ถ่ายในน้ำใสโดยมีไฟสัญญาณที่ใช้งานอยู่ซึ่งปรับความถี่ที่ 63 เฮิรตซ์ ติดตั้งอยู่บนสถานีเชื่อมต่อจำลองตรงกลาง และแหล่งกำเนิดแสงพื้นหลังสองแหล่งที่ปล่อยคลื่นความถี่ 55 เฮิรตซ์และ 0 เฮิรตซ์ ข) ผลลัพธ์ที่แปลงเป็นเลขฐานสองหลังจากการตรวจจับการล็อกอินจะถูกนำไปใช้ที่ 63 เฮิรตซ์ ค) ผลลัพธ์ที่แปลงเป็นเลขฐานสองหลังจากการตรวจจับการล็อกอินจะถูกนำไปใช้ที่ 55 เฮิรตซ์
การวิเคราะห์เทคโนโลยีการถ่ายภาพ
การนำทางแบบอิงตามวิสัยทัศน์ได้รับความช่วยเหลือจากเซ็นเซอร์ออปติคัล ซึ่งพบว่ามีประสิทธิภาพเหนือกว่าเซ็นเซอร์อื่นๆ ในแง่ของการระบุตำแหน่งที่มีความแม่นยำสูง ความเสี่ยงต่อการตรวจจับจากภายนอกต่ำ และความสามารถในการทำงานหลายอย่าง แต่จะประสบปัญหาเรื่องการลดทอนและการกระเจิงของแสงในสภาพแวดล้อมใต้น้ำ
ยิ่งไปกว่านั้น ความขุ่นที่เกิดจากโคลนที่ถูกพัดขึ้นมาโดย AUV ในทะเลลึก อาจทำให้การนำวิธีการที่ใช้การมองเห็นไปใช้มีความท้าทายมากยิ่งขึ้นธยานะ 400BSIกล้องถ่ายภาพนี้มีความยืดหยุ่นตามความต้องการสำหรับการทดลอง ด้วยความเร็วสูงและอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนสูง สามารถแยกสัญญาณอ่อนในสัญญาณรบกวน และทำงานร่วมกับซอฟต์แวร์เพื่อตรวจจับเวลาล็อคอินบนชุดเวลาของภาพได้
แหล่งที่มาอ้างอิง
Amjad RT, Mane M, Amjad AA และคณะ การติดตามสัญญาณไฟในน้ำขุ่นจัดและการประยุกต์ใช้กับการเชื่อมต่อใต้น้ำ[C]//การตรวจจับและติดตามมหาสมุทร XIV. SPIE, 2022, 12118: 90-97
