Visión por computadora subacuática

La visión artificial subacuática es un subcampo de la visión artificial . En los últimos años, con el desarrollo de vehículos submarinos ( ROV , AUV , planeadores ), la necesidad de registrar y procesar grandes cantidades de información se ha vuelto cada vez más importante. Las aplicaciones abarcan desde la inspección de estructuras subacuáticas para la industria offshore hasta la identificación y el conteo de peces para la investigación biológica. Sin embargo, por muy grande que pueda ser el impacto de esta tecnología en la industria y la investigación, todavía se encuentra en una etapa muy temprana de desarrollo en comparación con la visión artificial tradicional. Una razón para ello es que, en el momento en que la cámara entra en el agua, surge un conjunto completamente nuevo de desafíos. Por un lado, las cámaras deben ser impermeables, la corrosión marina deteriora rápidamente los materiales y el acceso y las modificaciones a las configuraciones experimentales son costosos, tanto en tiempo como en recursos. Por otro lado, las propiedades físicas del agua hacen que la luz se comporte de manera diferente, cambiando la apariencia de un mismo objeto con variaciones de profundidad, materia orgánica, corrientes, temperatura, etc.

• Estudio del fondo marino
• Navegación y posicionamiento de vehículos ^{[ 1 ]}
• Monitoreo biológico (posiblemente biomonitoreo acuático )
• Mosaicos de vídeo como mapas de navegación visual
• Inspección de oleoductos submarinos
• Visualización de los restos
• Mantenimiento de estructuras submarinas
• Sistemas de detección de ahogamientos

En visión artificial avanzada, las estructuras humanas se utilizan con frecuencia como características de imagen para la comparación de imágenes en diversas aplicaciones. Sin embargo, el fondo marino carece de dichas características, lo que dificulta encontrar correspondencias entre dos imágenes.

Para poder usar una cámara bajo el agua, se requiere una carcasa estanca. Sin embargo, debido a las diferencias de densidad de los materiales, se produce refracción en la interfaz agua-vidrio y vidrio-aire. Esto genera una deformación no lineal de la imagen.

El movimiento del vehículo supone otro desafío particular. Los vehículos submarinos se desplazan constantemente debido a las corrientes y otros fenómenos. Esto introduce una incertidumbre adicional en los algoritmos, ya que pueden aparecer pequeños movimientos en todas las direcciones. Esto puede ser especialmente importante para el seguimiento de vídeo . Para mitigar este problema, se pueden aplicar algoritmos de estabilización de imagen .

Generalmente se asume que las cámaras estéreo han sido calibradas previamente, tanto geométrica como radiométricamente. Esto lleva a suponer que los píxeles correspondientes deberían tener el mismo color. Sin embargo, esto no se puede garantizar en una escena subacuática debido a la dispersión y la retrodispersión. No obstante, es posible modelar digitalmente este fenómeno y crear una imagen virtual eliminando dichos efectos.

Los sonares de imágenes ^{[ 10 ] [ 11 ]} se han vuelto cada vez más accesibles y han ganado resolución, ofreciendo mejores imágenes. Los sonares de barrido lateral se utilizan para producir mapas completos de regiones del fondo marino mediante la unión de secuencias de imágenes de sonar. Sin embargo, las imágenes de sonar a menudo carecen de un contraste adecuado y se degradan por artefactos y distorsiones debido al ruido, los cambios de actitud del AUV/ROV que transporta el sonar o los patrones de haz no uniformes. Otro problema común con la visión por computadora de sonar es la velocidad de fotogramas relativamente baja de las imágenes de sonar. ^{[ 12 ]}