Method for Minefields Mapping by Imagery from Unmanned Aerial Vehicle

Método de cartografía de campos de minas mediante imágenes de vehículos aéreos no tripulados

Este artículo propone un método para cartografiar campos de minas mediante imágenes de resolución centimétrica obtenidas por un vehículo aéreo no tripulado (UAV) de tipo helicóptero equipado con una cámara multiespectral y una cámara infrarroja térmica. La metodología de investigación es la fusión de probabilidades por cada sensor y la posterior toma de decisiones sobre la presencia/ausencia de minas terrestres. Se consideran modelos para la detección de minas terrestres en imágenes multiespectrales y térmicas. Se propone la estructuración de muestras de entrenamiento para mejorar la fiabilidad de la detección de minas terrestres. Las anomalías locales de temperatura del tamaño de las minas terrestres se asignan mediante una ventana deslizante que escanea la imagen térmica. Se describe el rendimiento experimental de la detección real de minas terrestres en un lugar de pruebas especial en Ucrania. La probabilidad de detección correcta de minas terrestres fue del 0,92, mientras que la probabilidad de falsas alarmas fue del 0,45.

1. INTRODUCCIÓN

Por regla general, cualquier guerra o conflicto militar está inextricablemente ligado a la extracción de minas de los territorios.  Según el Centro Internacional de Desminado Humanitario de Ginebra, hasta enero de 2021, más de 60 países se han enfrentado a numerosos casos de destrucción por minas antipersona no detectadas [1]. Ucrania se encuentra entre estos países.

El desafío de la remoción de minas terrestres está en el foco de atención de organizaciones internacionales y nacionales de alto perfil; expertos de muchos países del mundo están trabajando en su solución.  Se ha desarrollado un gran número de métodos y sistemas diferentes para la retirada de minas terrestres -véase, por ejemplo, [2, 3]-, que pueden aumentar significativamente la eficacia del desminado, pero el problema de la seguridad personal del desminador sigue siendo acuciante.  Este problema puede resolverse esencialmente mediante sistemas robóticos terrestres, pero su rendimiento aún no es lo suficientemente alto y su uso sólo es posible en condiciones paisajísticas limitadas.

Por ello, a principios de la década de 2000 se propuso un enfoque remoto para la detección de minas terrestres, municiones sin explotar y abandonadas mediante el análisis de imágenes aéreas del terreno [4].  Se desarrollaron varios sistemas de detección remota de minas, en particular los sistemas ASTAMIDS y AMDAS [5], con sensores de imágenes instalados en helicópteros pilotados. Sin embargo, por regla general, los vehículos aéreos no tripulados (UAV) de tipo helicóptero se utilizan como plataforma móvil para los sensores embarcados en la última década de desarrollos de ingeniería [6-9].

Desde los UAV se utilizan cámaras multiespectrales, hiperespectrales, infrarrojas térmicas, sistemas de radar, etc., para adquirir imágenes de la zona inspeccionada [10-12].

La composición específica de la carga útil de a bordo tiene por objeto garantizar la máxima probabilidad de detección de minas terrestres, satisfaciendo al mismo tiempo ciertas restricciones de coste, complejidad técnica, duración del funcionamiento continuo, resistencia a las interferencias y otras.