AUV-based Multi-View Scanning Method for 3-D Reconstruction of Underwater Object using Forward Scan Sonar

Fig.1 AUV-based Multi-View Scanning Method for 3-D Reconstruction of Underwater Object using Forward Scan Sonar

IEEE Sensors Journal

Date of Publication: 14 October 2019

내용

다양한 underwater 3D reconstruction method가 개발되어 왔음 [13-16]

2D sonar data processing은 이러한 연구들이 있어 왔음, 하지만 elevation angle 방향으로의 ambiguity로 인해 어려움을 겪어 옴 [17-21]

the ambiguity 문제를 해결하기 위한 다양한 연구들이 진행됨 [22-26]

이 연구는 [23] 연구를 활용해, 3D point cloud의 분포로부터 다음 scanning direction을 결정해, 기존 연구의 단점을 개선하고 더욱 정밀한 3D reconstruction을 수행할 수 있는 연구이다.

먼저 [23] 연구를 소개함: Highlight extension method를 소개, 그리고 SE(3) 변환으로 3D point cloud generation할 수 있음을 보임

하지만 Highlight extension method의 한계는, false incline 이 보인다는 점과 정면에서만 point가 생긴다는 것

이를 해결하기 위한 method 소개:

1. 한 방향으로 스캔 후 point cloud의 Z 성분을 제외한 2D 성분에서 concave hull 계산
   개인적인 추측으로는, MATLAB의 boundary() 함수를 사용하지 않았을까

2. The concave hull의 boundary vector로부터 (21)번 식을 활용해, 스캔 영역과 기존 경로와의 orthogonality를 고려해 새로운 스캔 방향을 결정한다.

3. Final 3D point cloud는 natural-neighbor method 를 활용해 interpolation한다.

The method는 시뮬레이션, 수조 실험, 그리고 실해역 실험으로 검증되었다.

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참고문헌

B. Kim, J. Kim, H. Cho, J. Kim and S. -C. Yu, “AUV-Based Multi-View Scanning Method for 3-D Reconstruction of Underwater Object Using Forward Scan Sonar,” in IEEE Sensors Journal, vol. 20, no. 3, pp. 1592-1606, 1 Feb.1, 2020, doi: 10.1109/JSEN.2019.2946587