鑫圖sCMOS相機丨高混濁水中光信標跟蹤及其在水下船塢中的應用
了解海洋環(huán)境對各種水下任務(wù)至關(guān)重要,如資源的探測和水下結構的檢查,沒(méi)有自主水下航行器(AUVs)的介入,這些任務(wù)就無(wú)法進(jìn)行。由于機載電池和數據存儲容量不足, AUVs在執行水下探索任務(wù)也會(huì )受到限制。水下對接站的出現能夠很好的解決這***問(wèn)題,它能夠為水下機器人提供水下充電和數據傳輸。然而在動(dòng)態(tài)海洋環(huán)境中,渾濁和低光條件是阻礙成功對接的關(guān)鍵挑戰。
在本文中,研究人員提出了***種基于視覺(jué)的引導方法,使用鎖定檢測以減輕濁度的影響,同時(shí)屏蔽雜光和噪聲。鎖定檢測方法鎖定位于對接站燈標的閃爍頻率,并消除其他頻率無(wú)用光的影響。該方法使用兩個(gè)固定頻率發(fā)光的信標,安裝在模擬對接站和***個(gè)sCMOS相機(鑫圖Dhyana 400BSI)上。概念驗證實(shí)驗結果表明,該方法能夠識別不同濁度下的信標,并能有效地剔除不需要的雜散光,而且不需要對基于視覺(jué)的引導算法做單獨的圖像處理。
圖1 鎖定檢測原理
圖 (a) 在清澈的水中拍攝的帶有有源光信標的原始圖像,調制頻率為63 Hz,安裝在中間的模擬??空旧?,兩個(gè)背景光源發(fā)射頻率為55 Hz和0 Hz。
圖 (b) 將鎖相檢測后的二值化結果應用于63hz。
圖 (c) 將鎖定檢測后的二值化結果應用于55hz。
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視覺(jué)導航技術(shù)配合計算機視覺(jué)算法能夠在定位精度高、不易被外部探測、可執行多任務(wù)等方面優(yōu)于其他導航技術(shù),但在水下環(huán)境中會(huì )受到光線(xiàn)的衰減和散射。此外,水下機器人在深海中吹起的泥漿會(huì )造成渾濁,這使得基于視覺(jué)方法的適用性更具挑戰性。Dhyana 400BSI相機供了實(shí)驗所需的靈活性,具有高速和高信噪比,能夠在噪聲中提取微弱的信號,配合軟件獲取圖像的拍攝時(shí)間序列以實(shí)現lock-in time檢測。
(文章來(lái)源于儀器網(wǎng))