[Research Area] Underwater Sensing

1. Forward-looking Imaging Sonar Simulator

  • Concept
– Developing a simulator of  high-frequency forward-looking imaging sonar based on the ray-tracing model
– Predicting man-made objects’ sonar images obtained from the imaging sonar
  • Proposed Method
– Geometrical modeling of interaction between the imaging sonar and object
– Finding the intersection points between rays (acoustic beams) and polygons of CAD model (object)
– Mapping the points into a sector-formed image plane 

  • Experiments
– Conducting simulation and experiment to verify the model 
  • Sponsor
– the MSIP IT consilience Creative Program, Gyeongbuk Seagrant program
 
  • References
– Gu, J. H., Joe, H. G., & Yu, S. C. (2013, September). Development of image sonar simulator for underwater object recognition. In 2013 OCEANS-San Diego (pp. 1-6). IEEE.
 
 
 
2. Imaging Sonar-based Underwater Tracker
  • Concept
– 해저면의 초음파 영상을 추척하여 로봇의 위치를 계산
– 해류 등에 의한 수중 위치 drift 오차를 제거함
  • Proposed Method
– 목표지점의 영상을 사전에 예측함
– 현재 수중로봇의 위치에서 촬영한 초음파 영상과 목표지점 예측영상을 비교함
– 비교결과 발생한 오차를 바탕으로 오차가 zero가 되도록 로봇의 위치를 제어함
 
  • Experiments
– 예측된 목표지점 영상과 현재 위치 영상간의 위치오차를 산출
  • References
– IEEE Sensors journal  accepted
 
 
 
3. Rapid Underwater Object Scanning using Imaging Sonar
  • Concept
– 초음파와 광학 이미지를 단계적으로 활용하는 수중 물체를 인식 방법
– 초음파 영상을 이용한 중 장거리 수중 물체 인식
  • Proposed Method
– 이동 중 발생하는 초음파 빔의 시간차를 이용하여 물체의 존재유무를 확인함
  • Experiments
– 수중 탐색 실험을 진행하여 수중 인공어초를 탐지함
  • References
– Hyeonwoo Cho, Jeonghwe Gu, Hangil Joe, Akira Asada, Son-cheol Yu, “Acoustic Beam Profile-Based Rapid Underwater Object Detection for an Imaging Sonar”, Journal of Marine Science and Technology, vol.20(1), pp.180-197 (2014).  
 
 
 
4. Real-time Sonar Image Noise Reduction
  • Concept
– 비디오 sonar image의 speckle 잡음을 제거하는 실시간 알고리즘
 
  • Proposed Method
– 초음파 비디오 영상 프레임을 평균하여 잡음을 제거함
– Searing/Lock-on 모드를 스스로 판단하여 평균에 사용하는 영상 프레임 수 조정
 
  • Experiments
– 초음파 비디오 영상의 잡음을 실시간으로 제거
 
  • References
– Hyeonwoo Cho, Son-cheol Yu, “Real-time Sonar Image Enhancement for AUV-based Acoustic Vision”, OCEAN ENGINEERING, vol.104, pp.568-579 (2015).
 
 
 
5. Robust Underwater Object Recognition against Angle of View Variation
  • Concept
– 초음파 영상의 물체는 바라보는 방향에 따라 형태가 달라짐
– 시뮬레이터를 이용하여 다양한 형태를 미리 재현한 후 비교
 
  • Proposed Method
– 시뮬레이터가 생성한 템플릿 영상과 실제 초음파 영상의 column을 각각 비교함
  • Experiments
– 생성된 템플릿 영상과 실제 초음파 영상의 비교 실험
– 80%이상의 true alarm rate, 10%이하의 false alarm rate 달성
 
  • References
Hyeonwoo Cho, Jeonghwe Gu, Son-cheol Yu, “Robust Sonar-Based Underwater Object Recognition Against Angle-of-View Variation”, IEEE SENSORS JOURNAL, vol.16(4), pp.1013-1025 (2016).
 
 
 
6. Underwater Laser Finder for AUV
  • Concept
– 수중로봇에 부착해 해저 지형을 레이저로 스캔하여 3D 복원할 수 있는 레이저 모듈의 개발
  • Proposed Method
– 라인레이저와 카메라의 삼각 측량을 통해 물체의 거리를 파악하는 레이저 3D 스캐닝 사용
– 탈부착, 각도 조정이 가능한 독립적인 모듈로 개발
  • Experiments
– 레이저 3D 스캐닝 실험
– 레이저를 이용한 수중 장애물 거리 측정 실험

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