22/08/31Tóm tắt
Hiểu biết về môi trường biển là rất quan trọng đối với nhiều nhiệm vụ dưới nước, chẳng hạn như phát hiện tài nguyên và kiểm tra cấu trúc dưới nước. Những nhiệm vụ này không thể thực hiện được nếu không có sự can thiệp của các phương tiện tự hành dưới nước (AUV). Việc sử dụng các phương tiện tự hành dưới nước (AUV) để thực hiện các nhiệm vụ thăm dò dưới nước còn hạn chế.
Do pin và dung lượng lưu trữ dữ liệu trên tàu không đủ. Để khắc phục vấn đề này, các trạm kết nối dưới nước được sử dụng để cung cấp khả năng sạc và truyền dữ liệu dưới nước cho AUV. Các trạm kết nối này được thiết kế để lắp đặt trong môi trường đại dương biến động, nơi độ đục và điều kiện ánh sáng yếu là những thách thức chính cản trở hoạt động của AUV.
Hoạt động kết nối thành công. Các thuật toán dẫn đường bằng thị giác dựa trên các điểm đánh dấu chủ động hoặc thụ động thường được sử dụng để dẫn đường chính xác cho AUV về phía trạm kết nối. Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất một phương pháp dẫn đường bằng thị giác, sử dụng phát hiện khóa, để giảm thiểu ảnh hưởng của độ đục và đồng thời loại bỏ các nguồn sáng không mong muốn hoặc các nguồn sáng nhiễu. Phương pháp phát hiện khóa sẽ khóa tần số nhấp nháy của đèn hiệu đặt tại trạm kết nối.
và loại bỏ thành công ảnh hưởng của ánh sáng không mong muốn ở các tần số khác. Phương pháp đề xuất sử dụng hai đèn hiệu, phát ra ở tần số cố định, được lắp đặt tại trạm kết nối mô phỏng và một camera sCMOS duy nhất. Các thí nghiệm chứng minh khái niệm đã được thực hiện để chứng minh tính hợp lệ của phương pháp đề xuất. Kết quả thu được cho thấy phương pháp của chúng tôi có khả năng nhận dạng đèn hiệu ở các mức độ đục khác nhau và có thể loại bỏ hiệu quả ánh sáng không mong muốn.
ánh sáng mà không cần sử dụng xử lý hình ảnh riêng biệt cho bước này của thuật toán hướng dẫn dựa trên thị giác. Hiệu quả của phương pháp đề xuất được xác thực bằng cách tính toán tỷ lệ dương tính thực của phương pháp phát hiện ở mỗi mức độ đục.
Hình. Nguyên lý phát hiện khóa.
Hình a) Khung hình camera thô được chụp trong vùng nước trong với đèn hiệu hoạt động, được điều chế ở tần số 63 Hz, được lắp đặt trên trạm neo đậu mô phỏng ở trung tâm và hai nguồn sáng nền phát ra ở tần số 55 Hz và 0 Hz. b) Kết quả nhị phân sau khi phát hiện khóa được áp dụng ở tần số 63 Hz. c) Kết quả nhị phân sau khi phát hiện khóa được áp dụng ở tần số 55 Hz.
Phân tích công nghệ hình ảnh
Hệ thống định vị dựa trên Vsion được hỗ trợ bởi các cảm biến quang học, được đánh giá là vượt trội hơn các hệ thống khác về khả năng định vị có độ chính xác cao, ít bị phát hiện từ bên ngoài và có khả năng thực hiện nhiều nhiệm vụ, nhưng lại bị suy giảm và tán xạ ánh sáng trong môi trường dưới nước.
Hơn nữa, độ đục do bùn do AUV thổi bay ở vùng biển sâu gây ra có thể khiến việc áp dụng các phương pháp dựa trên tầm nhìn trở nên khó khăn hơn.Dhyana 400BSICamera cung cấp tính linh hoạt cần thiết cho các thí nghiệm, với tốc độ cao và tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao, có khả năng trích xuất các tín hiệu yếu trong nhiễu và phối hợp với phần mềm để đạt được khả năng phát hiện thời gian khóa trên chuỗi thời gian hình ảnh.
Nguồn tham khảo
Amjad RT, Mane M, Amjad AA, et al. Theo dõi đèn hiệu trong vùng nước có độ đục cao và ứng dụng vào việc neo đậu tàu dưới nước[C]//Giám sát và cảm biến đại dương XIV. SPIE, 2022, 12118: 90-97.
