수중에서 스넬 창을 통해 편광 분포 패턴과 천정점 좌표를 얻고, 이를 통해 수중 운송체의 자세 정보(방위각, 롤 각도, 피치 각도)를 측정하는 방법을 제안하였다. 운송체에 어안 렌즈와 편광 카메라를 장착하여 수중에서 하늘을 촬영하여 편광 각도 분포 패턴을 얻었다. 핀홀 이미징 모델을 구축하여 카메라의 내부 및 외부 파라미터 행렬과 렌즈 왜곡 계수를 획득하고, 편광 각도 분포 패턴의 왜곡을 보정하여 태양 자오선 특징 영역을 얻었다. 캐니 연산자를 사용하여 특징 영역의 경계를 검출하고, 허프 직선 검출 알고리즘을 통해 태양 자오선과 수중 운송체 축과의 각도를 계산하여 방위각을 산출하였다. 다양한 광 입사각과 편광 각도 오차 간의 함수 관계를 실험으로 도출하여 오차 보정을 수행함으로써 어안 렌즈에 의한 입사광 편광 상태 변화로 발생하는 편광 각도 측정 오차를 줄이고, 태양 자오선과 운송체 축 각도 측정 정확도를 향상시켰다. 그레이 임계값 검출 알고리즘을 이용해 영상 내 천정점 좌표를 선별하고, 이를 통해 운송체의 롤 각도 및 피치 각도를 계산하였으며, 실험을 통해 알고리즘의 정확성을 검증하였다. 수중 환경을 모사한 실험 플랫폼을 구축하였으며, 실험 결과 본 방법으로 얻은 방위각 평균 절대 오차는 0.5303°임을 보였다. [−50°, 50°] 각도 범위 내에서 롤 각도 및 피치 각도의 평균 절대 오차는 각각 0.7544° 및 0.6213°로 수중 항법의 정밀도 요구 사항을 충족하였다.

수중 항법; 스넬 창; 편광 분포; 이미지 처리