Analiza doboru parametrów rejestracji obrazów sonarów MS1000 na potrzeby automatycznej detekcji obiektu ruchomego

• Autorzy: Wawrzyniak N. , Zaniewicz G.

Warianty tytułu

EN

Analysis of the selection of MS1000 sonar image registration parameters for the purpose of automatic detection of moving objects

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Stacjonarne wysokoczęstotliwościowe sonary skanujące (ang. MSIS) wykorzystywane są głównie do obrazowania znanych struktur podwodnych oraz wspomagania nawigacji pojazdów bądź nurków w trakcie inspekcji lub poszukiwań. Ich wysoka częstotliwość oraz możliwość wizualizacji wiązek podczas rejestracji w trybie bliskim rzeczywistemu pozwala na śledzenie ruchu obiektów znajdujących się w zakresie skanowania sonaru. Oprogramowanie producenta pozwala na manualne wskazywanie celów do śledzenia przez operatora sonaru. Zdalnie sterowany pojazd podwodny (ang. ROV) służy głównie do wizualnej inspekcji budowli hydrotechnicznych lub szukanych obiektów. Wyposażony w kilka pędników ROV, jest w stanie poruszać się w zadanym przez operatora kierunku. Sterowanie wspomagają również, proste sensory nawigacji podwodnej: kompas oraz czujnik głębokości. Dodatkowo, dzięki zamontowanej kamerze i oświetleniu, aktualny obraz przesyłany jest do konsoli sterowania ustawionej na powierzchni. Proponowane podejście pozwoli na automatyzację procesu odnajdowania pojazdu pod warunkiem odpowiedniego doboru parametrów rejestracji obrazów MSIS. W badaniach przetestowano w warunkach rzeczywistych wpływ współczynnika wzmocnienia, korekcji zasięgowej oraz szybkości skanowania na wykrywanie obiektu. Dla wybranych ustawień przeprowadzono różne scenariusze przebiegu śledzenia. Algorytm testów lokalizacji obiektu zaimplementowano w środowisku Matlab. Odpowiedni dobór parametrów rejestracji pozwoli na ułatwienie wyodrębnienia obiektu ruchomego na obrazie sonarowym. Pozwoli to na usprawnienie procesu jego lokalizacji i śledzenia. Do badań wykorzystano sonar skanujący MS1000 oraz robota podwodnego VideoRay Explorer.

EN

Stationary high-frequency scanning MSISs (Mechanically Scanned Imaging Sonar) are mainly used to visualize previously known underwater structures and to aid ROVs (Remotely Operated Vehicles) and divers to navigate during underwater inspections and surveys. Their high frequency and ability to draw sonar beam in close to real-time mode allows to track objects situated in their scanning range. ROVs usually play an additional role in visual inspections of underwater structures and sought objects. Equipped with several propellers, ROVs are able to move in any direction specified by its operator. Steering is also supported by basic navigational sensors as compass and depth sensors. Additionally, thanks to an embedded video camera with LED lightning, real-time image can be instantly sent to controller’s console on the shore. The proposed approach allows automation of the process of first localization of the moving object (ROV) in the sonar image, provided that a proper selection of parameters for recording MSIS images is made. In the studies, several tests were conducted of the actual influence under real conditions of sonar signal gain factor, TVG correction and scan speed on the detection process. Different tracking scenarios were run for selected settings. Testing algorithm for object localization was implemented in Matlab environment. Proper selection of recording parameters facilitates separation of the moving object on sonar image. This improves the process of tracking and tracing the moving objects. The study used MS1000 scanning sonar and VideoRay underwater robot explorer to conduct all tests.

Słowa kluczowe

PL

sonar skanujący; ROV; śledzenie; nawigacja podwodna

EN

scanning sonar; ROV; tracking; underwater navigation

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Informacji Przestrzennej
• Czasopismo: Roczniki Geomatyki
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 11, z. 1(58)
• Strony: 105--112
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., tab.

Twórcy

autor

Wawrzyniak N.

• Akademia Morska w Szczecinie, Wydział Nawigacyjny, Katedra Geoinformatyki

autor

Zaniewicz G.

• Akademia Morska w Szczecinie, Wydział Nawigacyjny, Katedra Geoinformatyki

Bibliografia

• 1.Chantler M.J., Lane D.M., Dai D., Williams N., 1996: Detection and tracking of returns in sector-scan sonar image sequences, Radar, Sonar and Navigation vol. 143, no. 3.
• 2.Donghwa L., Gonyop K., Donghoon K., Hyun M., Hyun-Taek C., 2012: Vision-based object detection and tracking for autonomous navigation of underwater robots, Ocean Engineering vol. 48, July 2012, 59-68.
• 3.Duda J., Ratuszniak N., 2010: Wpływ biegunowego procesu rejestracji na interpretację obrazów z sonaru skanującego, Mapy i zobrazowania powierzchni. Polski Internetowy Informator Geodezyjny, www.Geodezja.pl, Gdańsk.
• 4.Kongsberg Mesotech Ltd., 2008a: MS1000 operational manual, Kanada.
• 5.Kongsberg Mesotech Ltd., 2008b: SMB File Format, Kanada.
• 6.Lane D.M., Chantler M.J., Dai D., 1998: Robust Tracking of Multiple Objects in Sector-Scan Sonar Image Sequences Using Optical Flow Motion Estimation, IEEE Journal of Oceanic Engineering vol. 23.
• 7.Lekkerkerk H-J., Theijs M.J., 2011: Handbook of offshore surveying, Skilltrade.
• 8.Mazel Ch., 1985:Side Scan Sonar Record Interpretation, Klein Associates Inc.
• 9.Ratuszniak N., Pałczyński M., 2010: Method of Visualization for Scanning Sonar Image, Pomiary Automatyka Kontrolna vol.56 nr 12.
• 10.Society for Underwater Technology, 2007: Advances in underwater inspection and maintenance. Aberdeen: Springer-Verlag GmbH.
• 11.Wawrzyniak N., Zaniewicz G., 2011: Wizualizacja ścian nabrzeży za pomocą obrazów sonaru skanującego na potrzeby geoinformatycznego systemu ochrony portu. Roczniki Geomatyki t.9, z.2(46), PTIP Warszawa.
• 12.Xie S., Chen J., Luo J., Xie P., Tang W., 2012: Detection and Tracking of Underwater Object Based on Forward-Scan Sonar, 37506.