Comprensión automática de escenas en imágenes de entornos submarinos

Abstract

[EN] The utilization of Autonomous Underwater Vehicles (AUVs) represents a significant advancement in the field of seabed monitoring. However, image processing of data acquired from AUVs presents a unique challenge due to the inherent properties of the underwater environment, such as light attenuation and water turbidity. This work investigates techniques to enhance underwater scene understanding from monocular images. The proposed system leverages existing deep learning methods in conjunction with simple image processing algorithms, eliminating the need for additional supervised training. The system studies the combinatio of a pre-trained deep learning model, for depth estimation from monocular images, with the proposed algorithm to distinguish water regions from the rest of the scene elements. The presented study includes comprehensive comparison of various system alternatives and configuration options. The experimental validation shows how the presented system obtains richer segmentation results compared to baseline algorithms. Notably, the proposed system facilitates the accurate segmentation of water regions and enables the detection of other objects of interest, including suspended elements in the water, which can potentially correspond to fish or other mobile obstacles.

[ES] La utilización de vehículos submarinos autónomos (AUV) representa un avance significativo en el campo de la monitorización del fondo marino. Sin embargo, el procesamiento de imágenes de datos adquiridos desde AUVs presenta un desafío único debido a las propiedades inherentes del entorno submarino, como la atenuación de la luz y la turbidez del agua. Este trabajo investiga técnicas para mejorar la comprensión automática del contenido de escenas submarinas a partir de imágenes monoculares. El sistema propuesto aprovecha modelos de aprendizaje profundo existentes junto con algoritmos simples de procesamiento de imágenes, eliminando la necesidad de entrenamiento supervisado adicional. El sistema estudia la combinación de un modelo de aprendizaje profundo pre-entrenado para la estimación de profundidad a partir de imágenes monoculares, con el algoritmo propuesto para distinguir regiones de agua del resto de elementos de la escena. El estudio presentado incluye una comparación detallada de la influencia en el resultado de varias alternativas y opciones de configuración del sistema. La validación experimental muestra cómo el sistema presentado obtiene resultados de segmentación más ricos en comparación con los algoritmos existentes utilizados como referencia. En particular, el sistema propuesto facilita la segmentación precisa de regiones de agua y facilita la detección de otros objetos de interés, incluyendo elementos suspendidos en el agua, que potencialmente pueden corresponder a peces u otros obstáculos móviles.