Target Height Estimation Using a Single Acoustic Camera for Compensation in 2D Seabed Mosaicking

要約

この手紙は、2D 海底モザイクのターゲット高さデータを、低視認性の水中認識のために補正するための新しいアプローチを提案します。
音響カメラは、高解像度のイメージング機能と暗闇や濁りに対する堅牢性により、海洋環境を感知するための効果的なセンサーです。
ただし、画像処理中に仰角が失われると、元の音響カメラ画像にはターゲットの高さの情報が不足し、海底モザイクの 2D 表現が単純化されてしまいます。
雑然とした未踏の海洋環境を認識するには、海洋ロボットとの衝突を回避するためにターゲットの高さデータが不可欠です。
この研究では、単一の音響カメラを使用して海底ターゲットの高さを推定する新しいアプローチを提案し、高さデータを 2D 海底モザイクに統合して、海底ターゲットの欠落している 3D 寸法を補います。
海底の 3D 再構成を達成するために仰角の損失をモデル化する古典的な方法とは異なり、この研究では、利用可能な音響キャストシャドウの手掛かりと単純なセンサーの動きを利用してターゲットの高さを迅速に推定することに焦点を当てています。
水槽実験とシミュレーション実験により提案の実現可能性を検証します。

要約(オリジナル)

This letter proposes a novel approach for compensating target height data in 2D seabed mosaicking for low-visibility underwater perception. Acoustic cameras are effective sensors for sensing the marine environments due to their high-resolution imaging capabilities and robustness to darkness and turbidity. However, the loss of elevation angle during the imaging process results in a lack of target height information in the original acoustic camera images, leading to a simplistic 2D representation of the seabed mosaicking. In perceiving cluttered and unexplored marine environments, target height data is crucial for avoiding collisions with marine robots. This study proposes a novel approach for estimating seabed target height using a single acoustic camera and integrates height data into 2D seabed mosaicking to compensate for the missing 3D dimension of seabed targets. Unlike classic methods that model the loss of elevation angle to achieve seabed 3D reconstruction, this study focuses on utilizing available acoustic cast shadow clues and simple sensor motion to quickly estimate target height. The feasibility of our proposal is verified through a water tank experiment and a simulation experiment.

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