Система Обработки Телевизионной Информации Опыт создания системы локальной видеонавигации для подводных аппаратов

Задачи системы Локальная навигация подводного аппарата в придонном режиме плавания Режим динамического позиционирования подводного аппарата возле объекта работ Распознавание комингс - площадки подводной лодки Определение координат комингс - площадки подводной лодки относительно СГА

Состав системы Забортная часть (видеодатчик – система освещения + две видеокамеры) Блок компьютерной обработки обработка информации с забортной части X, Y, Z, Vx, Vy, Vz, Y, w В систему управления

Алгоритм Локальной Навигации Определение параметров движения подводного аппарата – координат аппарата ( в связанной и полигонных системах координат ), скоростей движения

Метод оптического потока В основе лежит предположение о постоянстве яркости любого пиксела изображения: Изначально показал себя более точным В результате испытаний для метода были характернымалые уходы по времени и низкая помехоустойчивость

Функционал схожести Исходное изображение разбивается на квадратные области – ячейки размером csizexcsize Если перемещения нет, функционал равен некой константе (из-за наличия шума), если есть, то похож на конус Максимум функционала совпадает с максимумом корреляционной функции

Алгоритм определения максимума функционала схожести 1) Определяется точка начального приближения координаты вершины конуса 2) Производится вычисление функционала схожести в двух равноотстоящих точках 3) Определяется направление на вершину по отношению к текущей точке и определяется наклон образующей конуса 4) Определяется коррекция координаты вершины модуль которой подвергается ограничению 5) Вычисляется новое приближение координаты вершины конуса 6) Проверяется условие нахождения крайних точек на разных склонах конуса (условие завершения итераций) 7) Если условие п. 6) не выполняется, то осуществляется переход к п.2 8) Конец итераций

Восстановление параметров движения СГА по перемещениям кадров Определение дальности по стереоканалу Определение перемещения на основе

Алгоритм определения комингс - площадки Ц ель – автоматическая пристыковка к люку Изначально изображение бинаризуется Затем находятся все связанные области методом разрастания регионов Среди выбранных областей находятся те, которые по параметрам похожи на маркировочное кольцо На основании заданных реальных размеров комингс - площадки вычисляются координаты люка относительно СГА

Освещение грунта В ходе работы были испытаны светодиодные и галогенные источники освещения Сравнивалась дымка обратного рассеяния Для галогенных светильников появление малейшей взвеси в воде не позволяет равномерно осветить грунт Рассматривалась эффективность исследуемых алгоритмов

Калибровка стереопары Устранение дисторсии Устранение несоосностей камер

Результаты Алгоритм сохранения светового потока показал уходы по времени Алгоритм навигации на основании функционала схожести позволил достичь точности 1,5% в определении координат и скоростей аппарата Алгоритм посадки в реальных условиях работал не стабильно из-за чересчур сильно изменяющихся параметров подводной среды