基于機器視覺的中繼器輕量化檢測方法

蔡向上

（上海交通大學 船舶海洋與建筑工程學院，上海 200240）

0 引言

具備實時視覺感知以及裝配機械手的ROV（Re原motely Operated Vehicle）目前已經在漁業養殖，水下船體檢測，維修以及水下搜救與取證等領域被廣泛應用[1]。連接中繼器TMS（Tether Management System）與ROV 本體的臍帶纜可以實時傳輸電力以及視頻信息，在大幅延長ROV 的工作時間與作業范圍的同時還提升了ROV 實時高效處理視頻信息并做出相應決策的能力。這使得ROV 可以完美代替人在水下復雜環境中高效地執行各種任務，既減小了人力成本又提升任務安全系數。在淺水湖泊中就可以部署ROV 監測魚群的動向，并且實時提供魚群的健康信息以及攝食習慣等，為專業養殖人員提供全面的信息。

ROV 在工作結束后往往會通過中繼器TMS 進行回收。原始籠式TMS 回收方案中ROV 在靠近回收裝置的時候會關閉推進器，然后通過絞車收縮臍帶纜的方式緩慢地步進中繼器。這需要有專人負責回收過程末端ROV 與中繼器的對準與固定鎖緊工作，效率低且失敗幾率高。機器視覺的發展打破了這一尷尬局面，2020年Petar Trslic[2]提出了一種基于4個引導燈進行ROV 與TMS 裝置相對位姿估計的視覺方案，采集到的圖像通過ROV 控制艙中計算機進行濾波、二值化閾值處理提取燈光區域，最終基于四個引導等中心點位置與相機參數得到位姿轉換矩陣。這是首次實現ROV 與TMS 的自主動態對接，大西洋的對接試驗證明了他們方案的有效性。然而固定閾值的二值化方式僅僅適用于深海昏暗的環境，在存在噪點光源影響環境光照或者其余雜物的遮擋的情形中，這種檢測方案很可能失敗。……