Гришин В. А., Белинская Е. В.
Цикл работ: “Разработка и исследование алгоритмов обработки
изображений в системах компьютерного зрения, предназначенных для решения задач
автоматического управления полетом космических аппаратов, а также беспилотных
летательных аппаратов различных классов”
Аннотация
Цикл работ посвящен развитию методов обработки
изображений в системах компьютерного зрения, предназначенных для решения задач
навигации и управления космическими аппаратами (КА), а также автоматическими
беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) различных классов.
Актуальность данной тематики применительно к задачам
управления полетом КА подтверждается тем, что в США в
В ИКИ РАН исследования по данной тематике ведутся
применительно к задачам информационного обеспечения (информационной поддержки)
процесса посадки КА на поверхность Фобоса (проект “Фобос-грунт”).
Указанные методы и алгоритмы
находят применение в задачах управления БПЛА, количество которых стремительно
растет. О росте интереса к использованию технологий искусственного интеллекта
(к которым относится, в частности, компьютерное зрение) в задачах управления
БПЛА свидетельствуют публикации ассоциации UVS International (Unmanned Vehicle
System International). Системы
технического зрения могут использоваться также и для повышения безопасности
процессов посадки пилотируемых человеком летательных аппаратов.
Данный цикл работ соответствует следующим направлениям
деятельности Института:
·
Фундаментальные и
прикладные научные исследования в области механики, систем управления и информатики
·
Фундаментальные и
прикладные научные исследования планет и малых тел Солнечной системы
Перечень работ и их аннотации:
1. Гришин В.
А. Двухканальные алгоритмы установления соответствия в системах технического
зрения // Датчики и системы. 2010. №5. С. 65-68.
Значительная часть вычислительной мощности
процессоров, входящих в системы технического зрения (СТЗ), расходуется на
выполнение алгоритмов установления соответствия. Особенно это критично для
бортовых СТЗ, предназначенных для решения задач управления полетом летательных
аппаратов в режиме реального времени. Одним из путей сокращения вычислительных
затрат является обработка изображений в двух каналах с существенно разным
разрешением. Такое решение имеет ряд особенностей, анализу которых и посвящена
данная работа.
2. Гришин В.
А. Снижение вычислительных затрат на процесс установления соответствия при обработке
последовательностей кадров и стереопар // Цифровая обработка сигналов, № 1,
2010. С. 23-26.
Также как и предыдущая статья, данная работа посвящена
алгоритмам установления соответствия в бортовых СТЗ, работающих в режиме
реального времени. Сравнительному анализу различных путей сокращения
вычислительных затрат посвящена данная статья. Анализ ведется применительно к
СТЗ, использующей ограниченное число точек привязки на изображениях.
3. Vladimir Grishin
“Computer vision and artificial intelligence in flight control of unmanned
aerial vehicles” // Journal of Information, Intelligence and Knowledge (JIIK).
Volume 2. Issue 4. Статья принята к публикации. Срок выхода в свет –
конец 2010 или начало 2011 года. Информация на сайте издательства по адресу: https://www.novapublishers.com/catalog/product_info.php?products_id=13908
В статье дан анализ текущего состояния систем
технического зрения, предназначенных для решения широкого спектра задач,
связанных с информационным обеспечением систем автоматического управления БПЛА.
Автор предложил выделить два этапа развития перспективных систем технического
зрения. На первом этапе производится интеграция всех уже реализованных функций в
полнофункциональной системе, имеющей приемлемые габариты, веса и потребление
энергии. Все необходимые для этого технологии уже существуют. Второй этап
предусматривает глубокую интеграцию систем технического зрения с системами
автономного бортового искусственного интеллекта. При этом существенно повышается
надежность систем распознавания объектов окружающей среды за счет привлечения значительного
объема априорной информации, которой располагает система искусственного
интеллекта. С другой стороны, обеспечивается существенно большая степень
информированности систем искусственного интеллекта о текущем состоянии окружающей среды, что позволяет им гибко
адаптироваться в условиях быстро изменяющейся внешней среды.
4. Grishin V. A. Precision
Estimation of Camera Position Measurement Based on Docking Marker Observation
// Pattern Recognition and
Image Analysis, 2010, Vol. 20, No. 3. pp. 341–348; DOI: 10.1134/S1054661810030107.
В статье построена оценка предельной точности измерения положения КА относительно стыковочного маркера для задач автоматической стыковки КА.
Оценка учитывает параметры телевизионной камеры и условия визирования
стыковочного маркера. Оценка позволяет оптимизировать структуру и параметры
системы технического зрения. Для определения положения КА используется
обнаружение и измерение положения в поле зрения камеры информативных точек
маркера. Это характерно для случая визирования маркера с средних и малых
дистанций.
5. Grishin V. A. Accuracy of
Measuring Camera Position by Marker Observation // Journal of Software
Engineering and Applications. Статья принята к публикации.
Ориентировочный срок публикации – сентябрь
Также как и предыдущая статья, данная
работа посвящена построению оценки предельной
точности измерения положения КА относительно стыковочного маркера. В отличие от
предыдущей статьи рассматривается случай, когда для расчета текущего положения
КА используется все изображение маркера. Более точно – всех его границ. Это
характерно для случая визирования маркера с больших и средних дистанций.
Рассматривается случай, когда яркость маркера принимает только два значения
(минимальное и максимальное) по всей его площади.
6. Гришин В. А., Белинская Е. В. Анализ влияния
динамики КА на характеристики алгоритмов обработки изображений в монокулярном
режиме // Седьмая Всероссийская Открытая конференция “Современные проблемы
дистанционного зондирования земли из космоса”. 16 - 20 ноября
В докладе представлена методика и результаты анализа
влияния динамики космического аппарата (КА) на характеристики алгоритмов
обработки изображений в бортовой системе технического зрения, работающей в
монокулярном режиме. Анализировался выход визируемых точек за границы области
установления соответствия, что приводит к грубым ошибкам измерения. Анализ
проводился для различных сценариев посадки ИПМ им. М. В. Келдыша и НПО им. С.
А. Лавочкина. Учет динамики КА при разработке алгоритмов обработки изображений
позволяет оптимизировать их параметры, повысить надежность и устойчивость
измерений.
/Гришин
В. А./