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 Navegação baseada no terreno com dados de sonar de varrimento lateral
Please use this identifier to cite or link to this item http://hdl.handle.net/10773/8581

title: Navegação baseada no terreno com dados de sonar de varrimento lateral
authors: Pereira, João Pedro Madaleno
advisors: Campos, António Guilherme Rocha
Teixeira, Francisco José Curado Mendes
keywords: Engenharia electrónica
Sonar
Acústica subaquática
Navegação
Processamento de imagem
issue date: 2011
publisher: Universidade de Aveiro
abstract: O presente trabalho propõe uma técnica de matching de imagens de sonar de varrimento lateral, baseada nos conceitos de entropia de Shannon e informação mútua, com aplicação à navegação de veículos robóticos subaquáticos. Para tal, recorre-se não só à informação fornecida pela escala de cinzentos, como também à informação fornecida por um conjunto de features texturais (Haralick Features), extraídas dos dados de sonar. Uma parte significativa do trabalho incide sobre o estudo e a implementação dos algoritmos de estimação de entropia, para cálculo da informação mútua. É feita também uma contextualização do problema proposto, onde, para além da apresentação dos conceitos teóricos envolvidos, são definidos os objectivos gerais, assim como uma revisão às tecnologias de navegação subaquática existentes. Os métodos propostos são validados experimentalmente com dados obtidos de distribuições probabilísticas conhecidas e que permitem a validação dos mesmos analiticamente. São realizados testes adicionais com imagens fotográficas e com dados de SSS para validação daqueles métodos. Para a aplicação de navegação em vista, o cálculo da entropia das imagens baseia-se nos dados originais de SSS, representados em níveis de cinzento, complementados com a informação extraída desses dados segundo os métodos propostos originalmente por Haralick. A selecção das features texturais a usar é feita tendo em conta a natureza dos dados, as limitações associadas à aquisição dos mesmos em ambiente submarino e os objectivos da sua aplicação em termos de navegação. Para tal apresenta-se uma proposta de classificação e escolha das Haralick Features mais adequadas a imagens de sonar de varrimento lateral. Os testes finais aplicam a metodologia proposta a dados reais de sonar de varrimento lateral para demonstrar o potencial da sua utilização no âmbito da navegação de veículos robóticos subaquáticos.

The the work presented here proposes a technique for matching of Sidescan Sonar images, based on Shannon’s Entropy and Mutual Information concepts, applied to the naviagtion of underwater robotic vehicles. For such, it is used not only the information given by the grey-scale levels, but also by a set of textural features (Haralick features), which are extracted from the sonar data. A significant parto f this work was spent studying and implementing algorithms for entropy estimation and mutual information calculation. The theoretical concepts involved are presented, the objectives are defined as well as a revision of underwater navigation technologies in existence. All this is done in order to contextualize the proposed problem. The proposed methods are validated experimentally through data acquired from known probability distributions which allow for na analytical validation.Aditional tests with both photographic images and sidescan sonar data are performed in order to validate such methods. For the intended navigational application, the images’ entropy estimation is based on the original sidescan sonar data. This data is represented by grey-scale levels complemented by the information extracted in accordance to the method proposed by Haralick. The selection of the textural features is done by taking into account the data’s nature, limitations associated with data acquisition in submarine environments and the objectives of its application in terms of navigation. It is therefore proposed a more adequate classification and selection of the Haralick features. The final tests are done by applying the proposed methodology to real sidescan sonar data in order to demonstrate its potential for use in assisting robotic underwater vehicles’ navigation.
description: Mestrado em Engenharia Electrónica e Telecomunicações
URI: http://hdl.handle.net/10773/8581
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